Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"Ивановский государственный химико-технологический университет"
"УТВЕРЖДАЮ"
проректор ИГХТУ по учебной работе
________________ проф. Светцов В.И.
"___" ___________ 2004 г.
РАБ О ЧАЯ УЧЕ Б Н АЯ П РО Г РАММА
Факультет заочной формы обучения.
Кафедра технологии композиционных материалов и полимерных покрытий (ТКМ
и ПП).
По дисциплине "ТЕХНОЛОГИЯ И СВОЙСТВА ПОКРЫТИЙ ".
Для специальности 25.05.00 "Химическая технология высокомолекулярных
соединений",
специализации 25.05.06 "Технология лакокрасочных композиционных
материалов и покрытий".
По направлению 65.51.00 "Химическая технология высокомолекулярных
соединений и полимерных материалов".
Курсы – 5, семестры – 9, 10.
Всего часов по дисциплине (трудоёмкость): 300.
Аудиторные занятия (час): 40.
Лекции (час): 24. Экзамен – 10 семестр, зачёт – 10.
Практические (семинарские) занятия (час): нет.
Лабораторные занятия (час): 16.
Индивидуальная работа (час): нет.
Самостоятельная работа (час): 260,
в том числе работа над курсовым проектом (работой) (час): нет.
Рабочая программа составлена А.Н. Лариным на основании требований ГОС
высшего профессионального образования по специальности 25.05.00 "Химическая
технология высокомолекулярных соединений".
Рабочая учебная программа утверждена на заседании кафедры ТКМ и ПП
"___" _____________ 200__ г., протокол № ____ .
Заведующий кафедрой _____________________ В.А.Козлов
Рабочая учебная программа рекомендована секцией специальных дисциплин
научно-методического совета "___" ______________ 200__ г.
Председатель секции ______________________ Ю.Г.Воробьёв
Рабочая учебная программа рассмотрена и утверждена научно-методическим
советом факультета заочного обучения "___" ____________ 200__ г.,
протокол № ____ .
Председатель НМС факультета __________________ Н.Л.Лебедева
2
I. ВВЕДЕНИЕ
ЦЕЛЬ ДИСЦИПЛИНЫ: повышение уровня профессиональной подготовки
студентов специальности 25.05.00 "Химическая технология высокомолекулярных
соединений", специализирующихся в области технологии лакокрасочных
материалов и покрытий.
Требования к знаниям и умениям по завершению изучения дисциплины
Студент должен:
а) иметь представление об основных операциях технологического процесса
получения лакокрасочных покрытий; об основных процессах, протекающих при
отверждении покрытий на основе различных плёнкообразователей;
б) знать и уметь использовать сведения о технологии, применяемых материалах,
оборудовании и режимах проведения операций получения лакокрасочных
покрытий, а также об основных методах контроля; сведения о свойствах
лакокрасочных покрытий при выборе системы покрытий и разработке
технологических процессов;
в) владеть основными приёмами подготовки поверхности окрашиваемых изделий,
нанесения и отверждения лакокрасочных покрытий; способами определения
свойств лакокрасочных покрытий;
г) иметь опыт работы с нормативно-технической документацией и справочной
литературой по технологии лакокрасочных покрытий, а также опыт методики
составления технологических процессов подготовки поверхности и окрашивания
различных изделий.
II. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Часть 1. ТЕХНОЛОГИЯ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ
(9 семестр)
ВВЕДЕНИЕ
а) лекционный материал (час): 1;
б) самостоятельная работа (час): 10.
Содержание и задачи курса. Понятие о лакокрасочном покрытии. Назначение
лакокрасочных покрытий. достоинства и недостатки лакокрасочных покрытий.
Классификация лакокрасочных покрытий по химической природе, по условиям
эксплуатации, по внешнему виду, по характеру отверждения. Система
обозначения лакокрасочных покрытий. требования, предъявляемые к
лакокрасочным материалам и подложкам.
Краткая характеристика основных операций технологического процесса
получения лакокрасочных покрытий на металлических изделиях: подготовка
поверхности перед окрашиванием, грунтование, шпатлевание, нанесение верхних
слоёв покрытия, отверждение лакокрасочных покрытий, шлифование и
полирование покрытий.
3
Раздел 1. ПОДГОТОВКА ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛОВ ПЕРЕД
ОКРАШИВАНИЕМ
а) лекционный материал (час): 4;
б) самостоятельная работа (час): 30.
1.1. Классификация способов очистки поверхностей металлов от загрязнений, их
достоинства и недостатки.
1.2. Механические способы очистки.
Очистка с помощью ручного механизированного инструмента,
инерционно-ударного инструмента и иглофрез. Сущность, достоинства и
недостатки способа.
Струйно-эрозионная очистка. Сущность, достоинства и недостатки
способа. Установки пескоструйной, дробеструйной и дробемётной очистки.
Гидропескоструйная очистка. Факторы, влияющие на эффективность и качество
очистки.
Галтовка и виброабразивная обработка. Сущность, достоинства и
недостатки способа.
1.3. Термическая очистка: газопламенная, электродуговая, отжиг в печах.
Сущность, достоинства и недостатки способа. Применяемое оборудование.
1.4. Химические способы очистки. Достоинства и недостатки способа.
Очистка поверхности чёрных металлов от оксидов травлением. Назначение
операции, основные и побочные процессы. Борьба с наводораживанием, роль
ингибиторов, механизм их действия. Влияние температуры, концентрации
растворов кислот и солей железа в травильных растворах на скорость и качество
очистки. Способы проведения операции травления.
Удаление старых лакокрасочных покрытий. Щелочные и кислотные
смывки, их состав, условия применения и механизм действия. Органические
смывки: основные компоненты и их назначение, механизм действия, марки
смывок. Факторы, влияющие на эффективность действия смывок.
Обезжиривание поверхности. Назначение операции. Классификация
масляно-жировых загрязнений. Сущность, достоинства, недостатки и способы
обезжиривания с применением органических растворителей. Обезжиривание с
применением технических моющих средств (ТМС): основные компоненты ТМС,
механизм их моющего действия. Пенообразование. Щёлочность растворов ТМС,
её влияние на качество очистки, способы регулирования. Классификация ТМС по
щёлочности, области применения. Влияние температуры и способа обработки
изделий на качество обезжиривания. Использование эмульсионных составов и
электрохимического обезжиривания. Одновременное обезжиривание и травление:
сущность, условия применения. Промывка изделий после обезжиривания.
Фосфатирование.
Назначение
операции,
виды
фосфатирования.
Применяемые составы. Механизм процесса образования фосфатного покрытия.
Состав и строение фосфатного покрытия. Ускоренное фосфатирование. Виды
ускорителей процесса фосфатирования и механизм их действия. Факторы,
влияющие на процесс фосфатирования: чистота поверхности металла, общая и
свободная кислотность раствора, продолжительность и способ обработки,
температура. Одновременное обезжиривание и фосфатирование, одновременное
травление и фосфатирование. Промывка изделий после фосфатирования.
4
Пассивирование чёрных металлов. Сущность операции, её назначение.
Применяемые составы, режимы их использования.
Установки для обезжиривания изделий хлорированными углеводородами
способом окунания, струйного облива, с выдержкой в парах растворителя.
Оборудование для химической подготовки поверхности металлических
изделий водными растворами. Агрегаты струйной обработки изделий. Насосы,
гидранты, насадки, форсунки. Системы вентиляции. Очистка рабочих растворов в
ваннах. Установки ультрафильтрации моющих растворов и фильтрования
фосфатирующих растворов.
Пути интенсификации процессов очистки поверхности изделий.
Применение ультразвука. Устройство ванн для ультразвуковой очистки изделий.
Методы контроля качества подготовки поверхности изделий перед
окрашиванием.
Раздел 2. СПОСОБЫ НАНЕСЕНИЯ ЛАКОКРАСОЧНЫХ
МАТЕРИАЛОВ НА ИЗДЕЛИЯ
а) лекционный материал (час): 4;
б) самостоятельная работа (час): 40.
2.1. Классификация способов нанесения жидких лакокрасочных материалов, их
распространённость в промышленности. Характеристика потерь лакокрасочных
материалов при нанесении различными способами.
2.2. Немеханизированные
(ручные)
способы
нанесения
лакокрасочных
материалов кистью, валиком, шпателем. Сущность, достоинства и недостатки
способов.
2.3. Пневматическое распыление лакокрасочных материалов.
Теоретические основы способа, его достоинства и недостатки.
Технологические режимы пневматического распыления лакокрасочных
материалов. Туманообразование и законтурные потери лакокрасочных
материалов, факторы, влияющие на их величину.
Оборудование для нанесения лакокрасочных материалов пневматическим
распылением:
краскораспылители,
красконагнетательные
баки,
масловодоотделители. Приёмы работы с пневматическим краскораспылителем.
Распыление лакокрасочных материалов в подогретом состоянии.
Сущность, достоинства и недостатки способа. Стационарные установки для
нанесения лакокрасочных материалов в подогретом состоянии и портативные
нагреватели.
Автоматическое окрашивание; проблемы, решаемые при этом. Окрасочные
роботы, их основные параметры.
Способы очистки загрязнённого воздуха от частиц лакокрасочного
материала. Распылительные камеры, их назначение, классификация и устройство.
Форсуночные, каскадные, барботажно-вихревые гидрофильтры; сухие фильтры.
Их устройство, принцип действия, основные характеристики, достоинства и
недостатки. Установки для бескамерного окрашивания крупногабаритных
изделий.
Очистка воды от краски в ваннах распылительных камер. Применение
коагулянтов,
электрокаогуляции,
флотации,
ультрафильтрации.
5
Механизированные устройства для удаления отходов лакокрасочных материалов
из ванн распылительных камер. Переработка отходов лакокрасочных материалов.
Возможные дефекты лакокрасочных покрытий, полученных методом
пневматического распыления. Причины их возникновения, способы
предупреждения и устранения.
2.4. Гидравлическое распыление
достоинства и недостатки способа.
лакокрасочных
материалов.
Сущность,
Безвоздушное распыление без нагрева и с нагревом лакокрасочных
материалов. Используемое оборудование: краскораспылители и насосы высокого
давления. Установки безвоздушного распыления без нагрева и с нагревом
лакокрасочных материалов.
Комбинированное распыление лакокрасочных материалов. Сущность,
достоинства и недостатки способа, применяемое оборудование.
2.5. Нанесение лакокрасочных материалов распылением в электрическом поле
высокого напряжения.
Сущность, достоинства и недостатки способа. Электрофизические
процессы, протекающие при распылении: образование и зарядка частиц
лакокрасочного материала, перемещение и коагуляция красочного аэрозоля.
Требования, предъявляемые к лакокрасочным материалам и растворителям.
Факторы, влияющие на качество лакокрасочных покрытий.
Оборудование для нанесение лакокрасочных материалов распылением в
электрическом
поле
высокого
напряжения.
Типы
и
устройство
краскораспылителей. Электроокрасочные камеры, система их вентиляции.
Возможные дефекты лакокрасочных покрытий, полученных в
электрическом поле высокого напряжения. Причины их возникновения, способы
предупреждения и устранения.
2.6. Нанесение жидких лакокрасочных материалов неаэрозольными способами.
Нанесение лакокрасочных материалов способами окунания и облива.
Теоретические основы способов, достоинства и недостатки, области применения.
Установки для окрашивания изделий окунанием и обливом со стоком
лакокрасочного материала в ванну и с выдержкой окрашенных изделий в парах
растворителей.
Окрашивание наливом. Принцип работы лаконаливных машин. Типы
наливочных головок.
2.7. Электроосаждение из водных растворов
Сущность, достоинства и недостатки способа.
лакокрасочных
материалов.
Анодное электроосаждение: применяемые материалы, механизм
формирования осадка лакокрасочного материала; факторы, влияющие на процесс
и качество образующихся покрытий.
Катодное электроосаждение: преимущества и недостатки по сравнению с
анодным электроосаждением. Применяемые материалы, механизм процесса.
Установки для нанесения лакокрасочных материалов методом
электроосаждения. Система контроля и регулирования технологических
параметров процесса электроосаждения. Оборудование для приготовления и
ультрафильтрации рабочего раствора лакокрасочного материала, для очистки
сточных вод.
6
Возможные дефекты лакокрасочных покрытий, полученных способом
электроосаждения. Причины их возникновения, способы предупреждения и
устранения.
2.8. Нанесение порошковых красок.
Преимущества порошковых красок перед жидкими лакокрасочными
материалами. Области применения порошковых красок.
Нанесение порошковых красок в псевдоожиженном слое на горячие
изделия. Сущность способа. Вибрационное, вихревое, вибровихревое нанесение.
Нанесение порошков в электрическом поле высокого напряжения в
ионизированном "кипящем" слое и электростатическим распылением.
Особенности зарядки частиц аэрозоля порошковой краски. Трибоэлектрический
способ окрашивания. Классификация и особенности устройства распылителей для
электростатического нанесения порошковых красок.
Технологический процесс получения покрытий из порошковых
лакокрасочных материалов. Выбор порошковых красок. Подготовка порошковых
красок к напылению. Нанесение порошковой краски на изделие. Оплавление слоя
порошка и отверждение покрытия. Охлаждение покрытия.
Раздел 3. СПОСОБЫ ОТВЕРЖДЕНИЯ ЛАКОКРАСОЧНЫХ
ПОКРЫТИЙ
а) лекционный материал (час): 4;
б) самостоятельная работа (час): 30.
3.1. Сущность процесса отверждения лакокрасочных покрытий. классификация
сушильных установок по способу передачи тепла изделиям, по виду
используемого источника энергии, по конструкции.
3.2. Конвективный способ
Сущность способа. Основные теплоносители. Достоинства и недостатки
способа. Рециркуляционная и вытяжная системы вентиляции установок: их
назначение принцип действия и устройство. Воздушные завесы в проёмах.
Установки с тепловым подпором. Средства взрывопредупреждения сушильных
установок.
3.3. Терморадиационный способ отверждения лакокрасочных покрытий.
Сущность способа. Механизм отверждения покрытий. Достоинства и
недостатки способа. Терморадиационные сушильные установки со светлыми
излучателями: устройство, достоинства и недостатки. Электрические установки с
тёмными излучателями: характеристика ТЭНов, панельно-плиточных и
рефлекторных нагревателей. Электрические и газовые терморадиационноконвективные сушильные установки с тёмными излучателями: тепловые схемы,
устройство терморадиационных панелей, устройство и принцип действия
сушильных установок.
3.4. Другие способы отверждения лакокрасочных покрытий.
Сушильные установки индукционного типа, области их использования,
достоинства и недостатки.
Устройство и принцип работы установок УФ-отверждения лакокрасочных
покрытий. Области использования, достоинства и недостатки способа.
7
3.5. Очистка газовых выбросов из сушильных камер от паров органических
растворителей.
3.6. Оборудование для охлаждения окрашенных изделий. Схемы вентиляционных
систем охладительных камер.
Раздел 4. ТЕХНОЛОГИЯ ОКРАШИВАНИЯ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ
ИЗДЕЛИЙ
а) лекционный материал (час): 2;
б) самостоятельная работа (час): 10.
4.1. Технология окрашивания натуральной древесины.
Особенности древесины как подложки.
Получение прозрачных покрытий: отделочная подготовка поверхности
древесины (удаление ворса, обессмоливание, отбеливание, крашение,
грунтование, порозаполнение) и лакирование изделий (виды применяемых лаков,
их достоинства и недостатки).
Получение непрозрачных покрытий: отделочная подготовка поверхности
древесины и нанесение покрывных слоёв лакокрасочных материалов.
Облагораживание лакокрасочных покрытий: шлифование, матирование,
полирование.
4.2. Технология отделки древесно-стружечных плит (ДСП).
Технология прозрачной отделки ДСП, облицованных плёночными
материалами: матовая, глянцевая, открыто- и закрытопористая. Применяемые
лакокрасочные материалы. Основные операции и способы нанесения и
отверждения лакокрасочных материалов.
4.3. Окрашивание строительных материалов: штукатурки, бетона, камня.
Требования, предъявляемые к лакокрасочным материалам. Разновидности
покрытий. Особенности проведения технологических операций.
4.4. Окрашивание изделий из пластмассы и резины. Выбор лакокрасочных
материалов в зависимости от природы полимерной подложки. Особенности
подготовки поверхности пластмассы перед нанесением лакокрасочных покрытий.
Раздел 5. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА НАНЕСЕНИЯ
ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ
а) лекционный материал (час): 1;
б) самостоятельная работа (час): 10.
8
5.1. Нормативно-техническая
документация
по
технологии
нанесения
лакокрасочных покрытий. Принципы и методика составления технологического
процесса подготовки поверхности и окрашивания изделий.
5.2. Нормирование расхода лакокрасочных и вспомогательных материалов.
Нормативы и нормы расхода. Пути сокращения материальных затрат в
производстве лакокрасочных покрытий.
ФОРМЫ ОТЧЁТНОСТИ
а) коллоквиумы – нет;
б) контрольные работы – нет;
в) расчётные работы – нет;
г) другие формы – собеседования-консультации по изучаемым темам.
9
Часть 2. СВОЙСТВА ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ
(10 семестр)
ВВЕДЕНИЕ
а) лекционный материал (час): 1.
б) самостоятельная работа (час): 30.
Содержание и задачи курса. Понятие о формировании и основных свойствах
лакокрасочных покрытий. Классификация свойств.
Раздел 1. ФОРМИРОВАНИЕ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ
а) лекционный материал (час): 3;
б) самостоятельная работа (час): 50.
1.1. Сущность процесса отверждения лакокрасочных покрытий. Превращаемые и
непревращаемые лакокрасочные материалы.
1.2. Плёнкообразование из растворов лакокрасочных материалов.
Механизм процесса: конвективный и диффузионный перенос
растворителя, градиент концентраций, студнеобразование, структурная
неоднородность плёнки. Кинетика процесса отверждения.
1.3. Плёнкообразование из водных, органических и аэродисперсий.
Основные стадии
плёнкообразования.
процесса.
Факторы,
определяющие
скорость
1.4. Плёнкообразование, осуществляемое в результате химических превращений.
Особенности протекания химических реакций в плёнке. Факторы,
влияющие на скорость и степень отверждения лакокрасочных покрытий. Типы
реакций, протекающих при плёнкообразовании различных лакокрасочных
материалов.
Раздел 2. СВОЙСТВА ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ
а) лекционный материал (час): 4;
б) самостоятельная работа (час): 50.
2.1. Технологические свойства лакокрасочных материалов.
Свойства жидких лакокрасочных материалов: цвет, содержание нелетучих
веществ,
вязкость,
дисперсность,
укрывистость,
растекаемость,
жизнеспособность.
Свойства
порошковых
лакокрасочных
материалов:
дисперсность, сыпучесть.
Степень отверждения лакокрасочных покрытий. Методы определения: по
поглощению кислорода, по содержанию гель-золь фракции, по относительной
твёрдости.
10
2.2. Физико-механические свойства лакокрасочных покрытий.
Прочностные показатели покрытий и факторы, влияющие на них:
прочность при ударе, при изгибе, эластичность. Определение износостойкости.
Адгезия покрытий. Факторы, влияющие на адгезионную прочность
покрытий. Методы определения адгезии лакокрасочных покрытий.
Декоративные свойства лакокрасочных покрытий: цвет, блеск, меление,
грязеудержание. Методы их определения. Обобщённая характеристика
декоративных свойств лакокрасочных покрытий.
2.3. Защитные свойства лакокрасочных покрытий.
Теории защитного действия лакокрасочных покрытий: барьернодиффузионная, адгезионная, электрическая. Классификация покрытий по
механизму защитного действия.
Методы
определения
антикоррозионных
свойств:
визуальный,
импедансный, гальванометрический.
Проницаемость покрытий. Методы определения проницаемости
лакокрасочных покрытий. Водо-, влаго- и солестойкость покрытий. Масло- и
бензостойкость покрытий. Химическая стойкость покрытий.
2.4. Прогнозирование срока службы лакокрасочных покрытий.
Действие различных факторов на свойства лакокрасочных покрытий.
Построение программ испытаний лакокрасочных покрытий для различных типов
климата. Обобщённая оценка атмосферостойкости покрытий.
Ускоренные и естественные испытания. Сравнение результатов. Методы
прогнозирования долговечности лакокрасочных покрытий.
в) лабораторные занятия (час): 16.
1. Подготовка поверхности металлов перед окрашиванием.
2. Получение и испытание многослойных лакокрасочных покрытий.
График выполнения лабораторных работ
№
п/п
Лабораторные работы (подготовка,
собеседование, выполнение, отчёт)
Объём
в часах
1
Лабораторная работа № 1
6
2
Лабораторная работа № 2
10
ФОРМЫ ОТЧЁТНОСТИ
а) коллоквиумы – 2 собеседования по лабораторным работам;
б) контрольные работы – 1 работа;
в) расчётные работы – нет;
г) другие формы – собеседования-консультации по изучаемым темам.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА ПО ДИСЦИПЛИНЕ
ОСНОВНАЯ:
1. Яковлев А.Д. Химия и технология лакокрасочных покрытий. – Л.: Химия,
1989. – 382 с.
11
2. Яковлев А.Д., Евстигнееев В.Г., Гисин П.Г. Оборудование для получения
лакокрасочных покрытий. – Л.: Химия, 1982. – 192 с.
3. Карякина М.И. Испытание лакокрасочных материалов и покрытий. – М.:
Химия, 1988. – 272 с.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ:
1. Багажков С.Г., Суханова Н.А. Практикум по технологии лакокрасочных
покрытий. – М.: Химия, 1982. – 240 с.
2. Гоц В.Л. Оборудование цехов полимерных покрытий. – М.: Машиностроение,
1989. – 312 с.
3. Зигельбойм С.Н., Петров П.В. Отделочные и монтажные работы в производстве
мебели. – М.: Лесная промышленность, 1989. – 216 с.
4. Яковлев А.Д. Порошковые краски. – Л.: Химия, 1987. – 216 с.
5. Окраска металлических поверхностей: Общемашиностроительные типовые и
руководящие материалы в области технологии и организации производства.
ОМТРМ 7312-010-78. – М.: Химия, 1978. – 368 с.
6. Гоц В.Л., Ларин А.В. Современное окрасочное оборудование. Методы
распыления: Практическое пособие. – М.: изд. ООО "ЛКМ и их применение",
2001. – 160 с.
6. Журналы "Лакокрасочные материалы и их применение".
7. Ларин А.Н., Беспалова Г.Н. Окрашивание металлических поверхностей:
Учебное пособие. – Иваново, изд. ИГХТУ, 2000. – 88 с.
ПРИМЕНЕНИЕ ЭВМ:
а) деловая игра "В чём причина дефекта лакокрасочного покрытия?" –
лабораторные и практические занятия;
б) деловая игра "Электроосаждение" – лабораторные и практические занятия.
12