Вопрос 1: Физико-химическая сущность процесса формирования лакокрасочных покрытий. Под окраской

Лакокрасочные покрытия на сегодняшний день являются основным средством защиты металлических изделий от коррозии. Ими защищают около 80% всех изделий, выпускаемых металлообрабатывающими и машиностроительными заводами. Деревянные изделия покрывают лакокрасочными материалами с целью их защиты от гниения. Некоторые лакокрасочные материалы используют для защиты технологического оборудования от теплового воздействия окружающей среды. Так, одним из требований к резервуарам является их окраска в светлые тона, чтобы снизить воздействие солнечной радиации, не допустить повышения рабочей температуры и тем самым сократить потери хранимого в резервуаре продукта.

Есть специальные лакокрасочные материалы, с помощью которых создают электроизоляционные, химически стойкие и термостойкие покрытия. В последнее время широко применяются огнезащитные покрытия, которые уменьшают горючесть материалов, повышают огнестойкость строительных конструкций и препятствуют распространению горения. Существуют также лакокрасочные материалы, использование которых позволяет создавать термочувствительные покрытия, способные изменять цвет при повышении или понижении температуры. При использовании таких лакокрасочных материалов можно контролировать температуру поверхностей оборудования, особенно там, где применять обычные средства измерения температуры невозможно, например, на поверхности движущихся валов, подшипников. В этом случае отпадает необходимость в установке большого количества термопар для регистрации температурных полей -- достаточно нанести кистью термочувствительную эмаль и по изменению цвета судить о температуре в данном месте конструкции.

Пожарная опасность процесса окраски зависит от целого ряда факторов: от вида и состава лакокрасочных материалов, от способа нанесения лакокрасочных материалов на поверхность, от конструктивных особенностей окрасочных установок, условий проведения технологического процесса и т.п. В связи с этим инженер пожарной безопасности при оценке пожарной опасности конкретного окрасочного оборудования и разработке мер безопасности должен учитывать все эти факторы.

Лакокрасочные материалы представляют собой многокомпонентные составы, способные при нанесении тонким слоем на поверхность изделий высыхать с образованием пленки, удерживаемой силами адгезии.

Масла, используемые в качестве пленкообразователей, в зависимости от способности к высыханию подразделяются на три группы:

- высыхающие, к которым относятся льняное, конопляное, перилловое (из семян растения периллы), тунговое (из семян тунгового дерева) и некоторые другие масла;

- полувысыхающие (кедровое, маковое, ореховое, подсолнечное, бобовое, кукурузное);

- невысыхающие, которые высыхают только при добавлении сиккативов (оливковое, касторовое, кокосовое и хлопковое масла) свойства масел, в частности их способность к высыханию, зависят прежде всего от их химического состава, способа получения и степени очистки. Способность масел к высыханию определяется соотношением входящих в состав триглицеридов остатков насыщенных и ненасыщенных жирных кислот; степенью их насыщенности, характеризуемой йодным числом; а также наличием сопряженных двойных связей, способствующих более быстрому высыханию, чем несопряженные (изолированные) связи.

В процессе хранения масла склонны к прогорканию, вследствие их окисления кислородом воздуха с образованием альдегидов и других продуктов окисления. Окисление масла может привести к его самовозгоранию. Природные смолы представляют собой стекловидные вещества различной степени прозрачности и окраски (от бесцветных до темно-коричневых). К числу наиболее распространенных природных смол относятся копалы, канифоль, янтарь, шеллак, мастикс.

По растворимости все смолы разделяют на две группы: маслорастворимые (копалы, янтарь, даммара) и спирторастворимые (шеллак, сандарак, копал манила мягкий и др.).

Битумы представляют собой смолообразные вещества черного цвета, состоящие из смеси асфальтитов, углеводородных смол, а также продуктов их окисления и полимеризации. К природным битумам относятся ископаемые продукты - асфальтиты, асфальты, различные асфальтовые породы, которые в свою очередь подразделяются на виды в зависимости от места добычи. Наряду с природными битумами существуют искусственные битумы, среди которых наибольшее распространение получили нефтяные битумы и в меньшей степени сланцевые битумы. Наибольший интерес для лакокрасочной промышленности представляют окисленные битумы, так как они обладают повышенной температурой размягчения. На основе битумов изготавливают битумные лаки и эмали, различные мастики.

Олифы - это жидкие пленкообразующие, представляющие собой продукты переработки растительных масел или жирных алкидных смол с добавками сиккативов для ускорения высыхания. В зависимости от состава различают три группы олиф: масляные, алкидные и прочие.

В отличие от натуральных олиф комбинированные олифы содержат 30% растворителя (уайт-спирита).

Алкидные олифы представляют собой растворы алкидных смол, модифицированных маслами. Они подразделяются в зависимости от типа исходной смолы на глифталевые, пентафталевые и ксифталевые. Глифталевые и пентафталевые олифы выпускают в виде 50%-ных растворов, а ксифталевые в виде 70%- и 50%-ных растворов в уайт-спирите.

К прочим олифам относятся так называемые искусственные олифы, в том числе безмасляные олифы на основе продуктов полимеризации углеводородов нефти и сланцев, рыбьих жиров, полидиенов и др. Эти олифы (лаколь, нафтеноль, карбиноль, кумарово-полидиеновая и др.) не получили распространения в лакокрасочной промышленности вследствие низкого качества образуемых покрытий.

Олифы в основном предназначаются для изготовления густотертых и готовых к употреблению масляных и алкидных красок, а также для разбавления этих красок и доведения их перед применением до рабочей вязкости. Некоторое применение олифы имеют для пропитки и грунтования деревянных поверхностей перед окраской.

Эфиры целлюлозы представляют собой твердые аморфные пленкообразующие, способные образовывать при температуре 18 - 22°С из растворов в органических растворителях прочные лакокрасочные покрытия. Все эфиры целлюлозы подразделяются на простые и сложные. К простым эфирам целлюлозы относятся этилцеллюлоза, бензилцеллюлоза, метилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза. К сложным эфирам целлюлозы относятся нитрат целлюлозы, ацетат целлюлозы и смешанные эфиры ацетобутират и ацетопропионат целлюлозы.

Покрытия на основе эфиров целлюлозы обладают высокой прочностью, которая обусловлена большой молекулярной массой эфиров целлюлозы, а также сравнительно высокой температурой размягчения.

В лакокрасочной промышленности наиболее широко применяется нитрат целлюлозы, выпускаемый под названием "лаковый коллоксилин". По внешнему виду лаковый коллоксилин твердое белое волокнистое (хлопьевидное) вещество без запаха. Лучшим растворителем коллоксилина является ацетон. Широкое применение коллоксилина обусловлено его способностью образовывать быстровысыхающие при комнатной температуре покрытия с хорошими физико-механическими и декоративными свойствами, водостойкостью и глянцем. Основными недостатками лакового коллоксилина являются горючесть, низкая термостойкость и недостаточно высокая светостойкость.

Синтетические пленкообразователи в настоящее время находят наибольшее применение в лакокрасочной промышленности, так как обеспечивают получение покрытий более высокого качества и с более стабильными характеристиками по сравнению с другими пленкообразователями. Синтетические пленкообразователи могут быть получены в результате реакций поликонденсации и полимеризации.

Поликонденсационные пленкообразующие представляют собой продукты двух и более ди- или полифункциональных соединений. Поликонденсация сопровождается обычно выделением низкомолекулярных побочных продуктов (воды, спирта и т.п.). К числу поликонденсационных пленкообразователей относят алкидные, аминоформальдегидные, фенолоальдегидные, эпоксидные и кремнийорганические смолы, полиуретаны, полиэфиры линейного строения.

Растворители применяют также для обезжиривания подлежащих окраске поверхностей перед нанесением лакокрасочного материала, а также для удаления старых лакокрасочных покрытий.

По химической природе растворители и разбавители разделяют на следующие группы:

- алифатические и нафтеновые углеводороды, ароматические углеводороды, терпеновые углеводороды, хлорированные углеводороды, нитропарафины, спирты, кетоны, эфиры.

Пластификаторами называют нелетучие или слаболетучие жидкие (реже твердые) вещества, вводимые в лакокрасочные материалы для придания покрытиям необходимой степени эластичности. Пластификаторы оказывают значительное влияние на свето-, атмосферо-, морозостойкость лакокрасочных покрытий, а также их адгезию.

В зависимости от химического состава все пластификаторы подразделяют на три группы:

-- сложные эфиры (фталаты, фосфаты и т.п.);

-- углеводороды и их производные;

-- растительные масла и продукты их модификации (обычно путем эпоксидирования).

По способности к растворению пластификаторы разделяют на две группы:

-- желатинирующие, способные растворять пленкообразующие вещества (эфиры фталевой и фосфорной кислот);

-- нежелатинирующие, не способные растворять пленкообразователи (совол, касторовое масло, кастероль и некоторые другие малополярные соединения и смеси).

Подавляющее большинство используемых в качестве пластификаторов соединений относятся к группе желатинирующих.

Лакокрасочная промышленность применяет в качестве пластификаторов в основном сложные эфиры, а также касторовое масло, совол, хлорпарафин и некоторые другие материалы. Из сложных эфиров наибольший практический интерес представляют эфиры фталевой кислоты (фтолаты), фосфорной кислоты (фосфаты) и себациновой кислоты (себацинаты).

По химическому составу все пигменты делятся на неорганические и органические. Большинство пигментов (около 80% от общего количества) представляют собой неорганические соединения

-- оксиды, гидроксиды, соли металлов, имеющие кристаллическое строение.

Органические пигменты относятся к соединениям ароматического ряда. Современная классификация предусматривает следующие классы органических пигментов: азопигменты и азолаки; фталоцианиновые пигменты; полициклические пигменты; трифенилметановые пигменты и лаки основ; пигменты разных классов.

В последние годы органические пигменты находят все более широкое применение для пигментирования лакокрасочных материалов.

Они используются в масляных красках, различных синтетических эмалях, водоэмульсионных красках, спиртовых лаках, клеевых красках. В ряде случаев органические пигменты вытесняют неорганические.

Наиболее широкое применение в лакокрасочной промышленности находят следующие наполнители:

1. Сульфаты: природный сульфат бария (барит), бланфикс (искусственно осажденный сульфат бария), сульфат кальция.

2.Силикатные наполнители: тальк (природный силикат магния), асбест, каолин (гидратированный силикат аллюминия), слюда (алюмосиликат калия), силикат кальция.

3. Кремнеземы: кристаллический кварц, аморфный диатомитовый кремнезем, кизельгур, аэросил.

4. Карбонаты: кальцит (карбонат кальция), магнезит (карбонат магния), доломит (карбонат магния и кальция), витерит (карбонат бария).

Наполнители применяют в лакокрасочной промышленности для изготовления грунтовок, шпатлевок, порозаполнителей, а также термостойких, огнезащитных, звукопоглощающих, водоэмульсионных и других красок. Сиккативы и отвердители. Сиккативы представляют собой соли органических кислот, добавляемые в масляные лаки, краски и эмали для ускорения процесса их сушки. Кроме того, сиккативы выполняют функции поверхностно-активных веществ, улучшая смачивание частиц пигментов и стабильность их дисперсий.

В зависимости от состава и назначения все лакокрасочные материалы подразделяются на лаки, эмали, краски, грунтовки и шпатлевки.

Существует несколько типов грунтовок для металлов – пассивирующие, фосфатирующие, протекторные.
Лакокрасочные материалы могут наноситься на поверхность изделий в трех различных состояниях:

-- в виде составов, содержащих летучие компоненты (органические растворители или воду);

-- в виде составов, не содержащих летучие компоненты. Эти составы изготавливаются на основе жидких мономеров (многоатомных спиртов, циклических эфиров, аминокислот и др.), полимеров и наносятся на поверхность в состоянии расплавов;

-- в виде порошковых составов.

Более 90 % промышленных лакокрасочных материалов содержат растворители. При нанесении таких материалов на поверхность изделий процесс формирования лакокрасочных покрытий протекает в две стадии.

I стадия - испарение растворителя. На начальном этапе испарение растворителя происходит с поверхности лакокрасочного материала. При этом в лакокрасочном материале возникает градиент концентраций, приводящий к переносу молекул растворителя из глубинных слоев к поверхности. Таким образом, массоперенос является движущей силой процесса испарения растворителя. Скорость испарения на начальном этапе зависит только от давления паров растворителя, температуры и влажности. Спустя некоторое время с момента нанесения лакокрасочного материала происходит его загустевание и молекулам растворителя приходится преодолевать сопротивление загустевшего слоя. Диффузия молекул растворителя к поверхности пленки при этом затрудняется.

Испарение остатков растворителя протекает еще медленнее, поскольку его молекулы удерживаются вследствие взаимодействия с молекулами пленкообразующего.

Большое влияние на скорость испарения растворителей оказывает концентрация их паров над поверхностью окрашенного изделия. Подобно тому, как медленно высыхает белье во влажную погоду, также медленно испаряется растворитель, если его молекулы, перешедшие в газообразное состояние, находятся над поверхностью пленки. Наличие паров влаги в воздухе также замедляет процесс испарения растворителей. Поэтому для ускорения сушки необходимо своевременно удалять продукты испарения с помощью вытяжной вентиляции.

II стадия - пленкообразование. После того, как большая часть растворителя из лакокрасочного материала улетучится, начинается стадия пленкообразования. Процесс формирования пленки зависит прежде всего от вида пленкообразователя, используемого влакокрасочном материале. Большинство материалов, выпускаемых лакокрасочной промышленностью, содержат пленкообразователи, которые имеют две и более кратные связи или функциональные группы (эпоксидные, фенолоформальдегидные, полиамидные, кремний органические смолы и др.). Пленкообразование для таких материалов происходит в результате протекания химических реакций полимеризации, поликонденсации или окисления, сопровождающихся выделением теплоты.

Для пленкообразователей, имеющих макромолекулы линейного строения (эфиры целлюлозы, перхлорвиниловая смола, полиакрилаты, фторопласты, хлорированный каучук и др.) формирование покрытия осуществляется только за счет испарения растворителя.

Следует отметить, что наряду с пленкообразованием на второй стадии происходит дальнейшее удаление из покрытия так называемого "остаточного" растворителя, содержание которого составляет обычно 5-10% от первоначального количества. Чем сложнее строение пленкообразующих веществ (разветвленность и длина молекулярной цепи), тем медленнее протекает вторая стадия и тем больше растворителя остается в покрытии. Остаточная концентрация растворителя влияет на структуру покрытия, его эксплуатационные свойства, а в случае пожара и на скорость распространения пламени по поверхности покрытия. При нанесении на изделия лакокрасочных материалов в состоянии расплавов , пленкообразование происходит минуя стадию испарения растворителя.

Процесс формирования пленки из порошковых красок протекает несколько иначе. Порошок, нанесенный на поверхность, нагревают до заданной температуры, которая определяется природой пленкообразователя и отвердителя и находится в пределах от 130 до 200 С.

Краска расплавляется и прилипает к окрашиваемой поверхности. Для красок на основе термопластичных полимеров (полиэтилена, поливинилхлорида, поливинилбутираля) процесс формирования покрытия на этом заканчивается. При использовании же красок на основе термореактивных полимеров (эпоксидных, акриловых, фенольных) для получения покрытия должна произойти химическая реакция, например поликонденсация эпоксидной смолы с отвердителем. На этой стадии иногда требуется нагревание течение 20 - 30 минут.

Следовательно, наносить порошковые краски можно только на те изделия, которые могут быть подвергнуты высокотемпературной сушке. Получаемые при нанесении различных лакокрасочных материалов покрытия могут быть обратимыми и необратимыми. Обратимыми называют покрытия, которые могут растворяться в органических растворителях. Необратимыми называют покрытия, которые плохо, или совсем не растворяются в органических растворителях. Нанесение покрытия может производиться методом пневматического распыления, безвоздушного (гидравлического) распыления, распылением в электрическом поле высокого напряжения, методом окунания, валковым методом, методом струйного облива, методом налива, методом электроосождения, методом нанесения порошковых полимерных материалов.

Дисперсность распыла зависит от относительной скорости воздушной струи (давления сжатого воздуха, подаваемого на распыление), отношения расхода воздуха к расходу распыляемого лакокрасочного материала (удельного расхода воздуха), физических свойств лакокрасочного материала (вязкости, плотности, поверхностного натяжения) и геометрических размеров распылительной головки.

При окраске изделий методом безвоздушного распыления дробление лакокрасочного материала происходит без участия сжатого воздуха. Термин "безвоздушное распыление" - условный, под ним подразумевается распыление лакокрасочного материала под воздействием высокого гидравлического давления (до 25 МПа). Сущность метода заключается в превращении потенциальной энергии лакокрасочного материала, находящегося под давлением, в кинетическую энергию за счет резкого снижения давления при выходе материала из сопла распылителя.

Обладая кинетической энергией, капли лакокрасочного материала движутся в направлении окрашиваемой поверхности, увлекая за собой часть окружающего воздуха. Преодолевая сопротивление воздуха, капли тормозятся и мягко настилаются на поверхность, образуя лакокрасочное покрытие определенной толщины.

Метод безвоздушного распыления применяется, как правило, для окраски крупногабаритных изделий, которые не представляется возможным поместить в окрасочные камеры. Основным требованием, которое предъявляется к установкам безвоздушного распыления, является создание постоянного давления на лакокрасочный материал, обеспечивающего подачу материала (расход через сопло) в требуемом количестве.

Для более мелкого распыления лакокрасочных материалов повышенной вязкости и получения покрытия высокого качества в установках безвоздушного распыления может быть использован подогрев материалов до температуры, близкой к температуре кипения растворителей. Благодаря этому легколетучая часть растворителей при выходе лакокрасочного материала из сопла почти мгновенно испаряется, что сопровождается огромным расширением объема (в 1500-1800 раз) и дополнительно способствует лучшему измельчению материала.

Наибольшее распространение получили два способа зарядки распыляемого материала: ионная (индукционная) зарядка и зарядка в полекоронного разряда (контактная).

Окраска окунанием является наиболее простым и производительным методом, с успехом применяемым как в механизированном, так и в немеханизированном производстве. Сущность метода заключается в том, что окрашиваемые изделия погружают в ванну, заполненную лакокрасочным материалом, затем извлекают из нее и выдерживают определенный промежуток времени над ванной или лотком для стока избытка лакокрасочного материала с поверхности.

При окраске струйным обливом лакокрасочный материал наносят на поверхность изделий ламинарными струями, подаваемыми из системы сопел. Для получения более равномерного покрытия изделия с нанесенным лакокрасочным материалом, также как и при окраске методом окунания, выдерживают в парах растворителя. При этом предотвращается возможность преждевременного схватывания лакокрасочного материала и создаются благоприятные условия для его стекания.

Сущность метода окраски валками заключается в подаче определенного количества лакокрасочного материала, распределении его между валками и переносе некоторой его части на поверхность движущегося изделия. Для окраски изделий этим методом используются специальные валковые машины.

Валковая машина, как правило, состоит из двух или трех окрасочных и одного опорного валков. У трехвалковых машин имеется наносящий, регулирующий и питающий валки, у двухвалковых машин функции питающего и регулирующего валков совмещены. Регулирующий, питающий и опорный валки изготавливают из стали с последующим хромированием поверхности. Питающий валок иногда выполняют с винтовой нарезкой для увеличения захвата лакокрасочного материала. Наносящий валок обтягивается резиной или другим эластичным материалом, стойким к действию растворителей и механическим повреждениям. Эластичное покрытие наносящего валка способствует компенсации разнотолщинности поверхности окрашиваемого изделия.

Электроосаждение - это один из наиболее распространенных промышленных способов нанесения водоразбавляемых лакокрасочных материалов на основе водорастворимых пленкообразователей. Процесс образования покрытия при электроосаждении заключается в осаждении пленкообразующего материала из водного раствора на окрашиваемое изделие с помощью постоянного электрического тока. Окрашиваемое изделие служит электродом и связано с одним из полюсов источника постоянного тока; противоположным электродом является металлический корпус ванны или специально опущенные в нее металлические пластины. В зависимости от того, где происходит нанесение материала на аноде или на катоде, процесс электроосаждения может быть анодным или катодным. Так как при катодном электроосаждении необходима кислотостойкая аппаратура, а это связано со значительными дополнительными затратами, в промышленности применяется главным образом анодное электроосаждение.

За последние годы в мировой практике для получения покрытий начали широко применяться порошковые полимерные материалы (сухие краски). Несмотря на ряд еще нерешенных проблем, связанных с технологией и техникой нанесения таких материалов, получаемые этим методом покрытия постепенно играют все большую роль среди других видов покрытий. Возможность получать покрытия из порошковых полимерных материалов позволяет:

1) исключить применение органических растворителей (и жидкостей вообще) и благодаря этому улучшить санитарно-гигиенические условия труда, снизить затраты на вентиляцию;

2) сократить технологический цикл окрашивания путем замены многослойных покрытий однослойными необходимой толщины (от 50 до 500 мкм и выше) вследствие большой скорости пленкообразования из расплавов;

3) устранить невозвратимые потери лакокрасочных материалов в процессе нанесения;

4) получить ряд качественно новых покрытий с повышенной химической стойкостью и улучшенными физико-механическими свойствами.

Основными способами нанесения порошковых полимерных материалов являются: нанесение во взвешенном слое, нанесение в электрическом поле и газопламенное напыление.

Пожарная опасность процессов окраски характеризуется:

-- пожаровзрывоопасными свойствами применяемых лакокрасочных материалов и их наличием в больших количествах;

-- возможностью образования горючей среды внутри технологического оборудования и в производственных помещениях;

-- высокой вероятностью появления источников зажигания;

-- возможностью быстрого распространения пожара в окрасочных цехах.

Пожаровзрывоопасные свойства лакокрасочных материалов в значительной степени определяются свойствами растворителей и разбавителей, содержание которых в лакокрасочных материалах может составлять 80% и более. В большинстве случаев растворители и разбавители представляют собой легковоспламеняющиеся жидкости с низкими значениями НКПР (от 1 до 2,6 %) и широкими температурными диапазонами воспламенения (от -36 до +60 5 о 0С). Как правило, испаряясь, эти вещества образуют сравнительно плотные пары, которые тяжелее воздуха.

Горючая среда может образовываться при всех способах окраски как в самих окрасочных камерах, так и в помещениях, емкостях с лакокрасочными материалами, а также в вентиляционных воздуховодах.

Среди всех способов окраски наибольшую пожарную опасность представляют способы окраски изделий путем распыления лакокрасочного материала (пневматическое, гидравлическое и электрораспыление). При этих способах создаются наиболее благоприятные условия для образования горючей среды вследствие того, что при распылении лакокрасочного материала происходит интенсивное испарение растворителей и образуется "красочный туман". С учетом этого при оценке возможности образования горючей среды необходимо знать не только пожаровзрывоопасные свойства лакокрасочных материалов и их расход, но и количество "красочного тумана", находящегося в объеме окрасочной камеры.

При окраске изделий методом налива, окунания и струйного облива "красочный туман" не образуется, однако взрывоопасные концентрации также могут иметь место. Это обусловлено прежде всего повышенным содержанием паров растворителей внутри окрасочных камер и паровых тоннелей. Так, испарение растворителей происходит с поверхности лакокрасочных материалов, находящихся в ваннах окунания, с поверхности окрашиваемых изделий, а также с наклонных поверхностей, по которым происходит обильное стекание избытков лакокрасочных материалов обратно в ванну или в приемную емкость.

При окраске изделий путем нанесения порошковых полимерных материалов внутри оборудования и в объеме помещений могут образовываться горючие пылевоздушные смеси. Порошковые полимерные материалы, как правило, относятся к группе горючих. Следствие высокой дисперсности (от 2 до 160 мкм) их следует рассматривать как пыли. Для оценки возможности образования горючей среды внутри технологического оборудования с пылевидными материалами на практике используют значение нижнего концентрационного предела распространения пламени. Верхние концентрационные пределы для пылей настолько велики, что практического значения для оценки пожарной опасности не имеют. Кроме того, пылевоздушные смеси склонны к расслоению, поэтому в оборудовании даже при очень высоких концентрациях всегда могут образовываться локальные зоны с концентрацией ниже ВКПР.

Потенциальными тепловыми условиями для возникновения горения паро- и пылевоздушных смесей в окрасочных цехах могут стать:

1) теплота самовозгорания отложений лакокрасочных материалов, образующихся в окрасочных камерах, воздуховодах вытяжной вентиляции, вентиляторах. Отходы лакокрасочных материалов отлагаются на стенках оборудования в виде губчатой массы, имеющей большую активную поверхность. Опыты показали, что при нагреве отходов нитролака до 50 - 60 С происходит резкое повышение температуры в образце (свыше 300 С ) с бурным разложением, обугливанием отходов, обильным выделением газообразных продуктов. Добавка к нитро лакам незначительного количества растительных масел повышает их склонность к самовозгоранию.

Следует отметить, что наряду с самовозгоранием отложений внутри оборудования, возможно также самовозгорание промасленных обтирочных материалов и отходов нитрокрасок при их хранении;

2) теплота химических реакций при использовании лакокрасочных материалов с отвердителями, пластификаторами и другими реактивами, ускоряющими процесс отверждения и высыхания краски в тонком слое. Значительное тепловыделение может наблюдаться на стадии пленкообразования, когда протекают процессы полимеризации, поликонденсации и окисления;

3) искровые разряды статического электричества, возникающие вследствие распыления и перемещения по трубам лакокрасочных материалов, а также при работе транспортеров, искры удара и трения, теплота трения, высоконагретые поверхности, топочные искры, открытое пламя, искры и открытое пламя при проведении огневых работ.

Распространение пожара в окрасочных цехах может происходить:

-- по поверхности разлитых лакокрасочных материалов и растворителей;

-- по отложениям лакокрасочных материалов на внутренних поверхностях окрасочных камер, воздуховодов, оборудования и конструкций;

-- по воздуховодам вытяжной, рециркуляционной и приточной систем вентиляции;

-- по конвейерам, загрязненным отходами лакокрасочных материалов;

-- по поверхности горючих изделий, а также по поверхности окрашенных негорючих изделий. Установлено, что пленка лакокрасочных покрытий из масляных красок и эмалей становится легковозгораемой уже при толщине 0,1 мм. Нитроцеллюлозные лакокрасочные покрытия становятся горючими при гораздо меньшей толщине (40 – 50 мкм). Скорость распространения пламени по пленке нитроцеллюлозного лака составляет 0,5 м/с;

-- через дверные, оконные и технологические проемы.

Предотвращение образования горючей среды.

При проведении процессов окраски необходимо избегать применения неорганических растворителей для разведения лакокрасочных материалов. Преимущество должно отдаваться водоразбавляемым материалам, порошковым краскам, а также лакокрасочным системам, полимеризуемым непосредственно на защищаемой поверхности.

Запрещается применять бензол, метанол и пиробензол в качестве растворителей и разбавителей для лакокрасочных материалов. Во всех случаях, где это возможно, следует ограничивать применение толуола и ксилола в лакокрасочных материалах (не более 15%).

Все процессы окрашивания следует производить на специальных постах, в установках или камерах, оборудованных местной вытяжной вентиляцией.

Предотвращение распространения пожара.

Количество лакокрасочных материалов в цеховых кладовых не должно превышать сменной потребности. Для предупреждения растекания лакокрасочных материалов и растворителей под аппаратами необходимо предусматривать сплошные бортики из негорючих материалов или поддоны высотой не менее 0,15 м. В дверных проемах производственных помещений необходимо предусматривать пороги с пандусами высотой также не менее 0,15 м для предотвращения растекания жидкости из помещений наружу или в смежные помещения.

Дыхательные линии емкостей с лакокрасочными материалами, в том числе и аварийных емкостей, должны оборудоваться сухими огнепреградителями. Конструктивные элементы окрасочных камер должны изготавливаться из негорючих материалов.

Технологические проемы необходимо оборудовать устройствами, предотвращающими возможность распространения через них пожара (водяными завесами, шиберами и т.п.). Воздуховоды в местах пересечения противопожарных преград должны оборудоваться огнезадерживающими клапанами. У выходных дверей из цеха и у пультов управления необходимо предусматривать кнопки аварийной остановки конвейеров. Все окрасочные камеры должны в обязательном порядке оборудоваться автоматическими установками тушения пожара.

Специфические требования пожарной безопасности при окраске изделий.

При проведении процесса окраски методом пневматического распыления с целью уменьшения образования "красочного тумана" необходимо преимущественно использовать бестуманные распылители в которых лакокрасочный материал обжимается струей воздуха. Вентиляционные агрегаты окрасочных камер должны быть сблокированы с устройствами, подающими лакокрасочный материал или сжатый воздух к краскораспылителю, таким образом, чтобы при прекращении работы вентиляции краскоподача автоматически отключалась и конвейер останавливался.

Важное значение имеет скорость движения воздуха через рабочие проемы окрасочных кабин в сторону вентилятора. Она должна быть больше, чем скорость диффузии паров растворителей в сторону цеха. Ванны гидрофильтров окрасочных камер необходимо очищать не реже одного раза в неделю от осевшей краски и не реже одного раза в смену от краски, плавающей на поверхности воды.

Окраску изделий методом безвоздушного распыления следует производить в окрасочных цехах с оборудованием рабочих постов и камер местной вытяжной вентиляцией. При этом воздухообмен в камерах и очистка отсасываемого воздуха организовываются также, как и при окраске изделий методом пневматического распыления.

Установки для окраски методом безвоздушного распыления с подогревом и без подогрева должны изготавливаться во взрывозащищенном исполнении. Электронагреватель установки с подогревом запрещается включать в работу до полного заполнения гидросистемы установки. В процессе работы следует контролировать и регулировать давление в системе установки с подогревом (давление не должно превышать 10 МПа).

Окрашивание изделий в электрическом поле высокого напряжения следует проводить в специальной электроокрасочной камере, оборудованной вытяжной механической вентиляцией. В случае особых требований к качеству лакокрасочных покрытий отсос воздуха необходимо возмещать подачей в камеру очищенного воздуха.

Для предупреждения искрообразования между окрашиваемой деталью и распылителем в электрической схеме установки необходимо предусматривать специальные искропредупреждающие устройства. При окраске изделий методом окунания ванны емкостью до 0,5 необходимо оборудовать бортовыми отсосами и крышками, обеспечивающими закрывание ванн на период перерыва в работе. Крышки должны быть выполнены из металла, не склонного к высечению искр, и обеспечивать плотное прилегание к ванне.

Ванны емкостью более 0,5 м (как с ручным окунанием, так и конвейерные) должны иметь специальное укрытие, оборудованное вытяжной вентиляцией. Объем удаляемого воздуха должен быть достаточен для разбавления выделяющихся паров растворителей до концентрации, не превышающей 20% от НКПР.

При конвейерном окунании вытяжную вентиляцию следует блокировать с конвейером таким образом, чтобы в случае отключения вентиляции конвейер автоматически останавливался. Все установки струйного облива оборудуются рециркуляционной системой вентиляции с частичным выбросом воздуха в атмосферу. Производительность рециркуляционной системы следует принимать из расчета приблизительно двадцатикратного воздухообмена в час.

Окрашивание изделий порошковыми материалами методом пневмо электростатического распыления должно производиться в камерах, оборудованных вытяжной вентиляцией. Скорость воздуха в проемах камеры при ручном нанесении следует принимать не менее 0,5 м/с, при автоматизированном -- 0,8 м/с. При нанесении порошковых лакокрасочных материалов с помощью взвешенного слоя скорость воздуха, создаваемая вытяжной вентиляцией в загрузочном отверстии установки принимается 0,3 - 0,5 м/с.

Чтобы не допустить самовозгорания порошкового материала, который может скапливаться в камерах нанесения, рекуперации и воздуховодах, в каждом конкретном случае следует определять условия возможного самовозгорания, зависящие от температуры среды в аппарате, вида порошковой композиции, температуры самовозгорания и других факторов.

Пневмотранспортные системы необходимо рассчитывать таким образом, чтобы в процессе их эксплуатации исключалась возможность осаждения транспортируемого материала.

Внутренние поверхности камер распыления, воздуховодов и оборудования систем рекуперации следует выполнять гладкими, обеспечивать плавные повороты и переходы, принимать уклон конусной части аппаратов не менее 60 , для исключения скопления осевшей пыли.

На аппаратах и трубопроводах необходимо предусматривать специальные лючки для очистки внутренних поверхностей от отложений. В аппаратах лючки рекомендуется предусматривать у мест наибольшего скопления пыли. На трубопроводах систем пневмотранспорта лючки необходимо устанавливать до и после аппаратов, в местах прохода трубопроводов через стены и перекрытия, у поворотов и тройников.

Вывод по вопросу:

Все процессы окрашивания следует производить на специальных постах, в установках или камерах, оборудованных местной вытяжной вентиляцией.

Аппараты и трубопроводы необходимо выполнять пыленепроницаемыми и обеспечивать их хорошую герметичность. Все крышки смотровых лючков и окон должны быть плотно пригнаны к своим гнездам и туго притянуты башмаками. Оставлять смотровые проемы открытыми запрещается. По периметру прилегания крышки следует уплотнять прокладками.
Вывод по занятию:

Пожарная опасность процессов окраски характеризуется:

-- пожаровзрывоопасными свойствами применяемых лакокрасочных материалов и их наличием в больших количествах;

-- возможностью образования горючей среды внутри технологического оборудования и в производственных помещениях;

-- высокой вероятностью появления источников зажигания;

-- возможностью быстрого распространения пожара в окрасочных цехах.

жүктеу/скачать 281.98 Kb.

Достарыңызбен бөлісу: