Защитные лакокрасочные покрытия

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ  
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ  
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС» 

 

 
 
 

 

 

 

 
 

 

№ 2417 

Кафедра защиты металлов и технологии поверхности

И.В. Бардин 
А.Г. Ракоч 
А.А. Гладкова 

Защитные лакокрасочные
покрытия 

 

Курс лекций 

Допущено Учебно-методическим объединением высших учебных 
заведений РФ по образованию в области материаловедения,  
технологии материалов и покрытий в качестве учебного пособия 
для студентов высших учебных заведений, обучающихся  
по направлению подготовки магистров 22.04.01  
«Материаловедение и технологии материалов» 

Москва  2014 

УДК 620.197 
 
Б24 

Р е ц е н з е н т ы :  
канд. техн. наук, доц. А.Ю. Чурюмов; 
канд. техн. наук А.С. Гуденко (ОАО НПО ЦНИИТМАШ) 

Бардин И.В. 
Б24  
Защитные 
лакокрасочные 
покрытия : курс 
лекций / 
И.В. Бардин, А.Г. Ракоч, А.А. Гладкова. – М. : Изд. Дом  
МИСиС, 2014. – 68 с. 
ISBN 978-5-87623-839-9 

Представлена характеристика всех лакокрасочных покрытий, применяемых в настоящее время. Описаны методы подготовки поверхности перед окрашиванием, окрашивания и сушки. Особое внимание уделено правилам выбора лакокрасочного покрытия для применения в различных условиях эксплуатации. Для этого показаны преимущества и недостатки различных покрытий, методов подготовки поверхности, окрашивания и сушки, а также 
приведены примеры окрашенных изделий различного назначения. Даны общие представления об устройстве и особенностях функционирования оборудования для подготовки поверхности, окрашивания и сушки. Наибольшее 
внимание уделено современным способам окрашивания: катофорез и порошковое окрашивание. 
Предназначен для студентов высших учебных заведений, обучающихся 
по направлению подготовки магистров 22.04.01 «Материаловедение и технологии материалов», в частности, по профильной направленности «Модифицирование поверхностей металлов и защита от коррозии». Может быть рекомендован также студентам магистратуры, обучающимся по другим профильным направленностям, связанным с технологиями обработки поверхности 
металлических и композиционных материалов, и аспирантам, работающим  
в области исследований коррозионных процессов и защиты от коррозии. 

УДК 620.197 

ISBN 978-5-87623-839-9 
 И.В. Бардин, 
А.Г. Ракоч, 
А.А. Гладкова, 2014 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

Введение....................................................................................................5 
1. Краткая характеристика различных видов лакокрасочного 
покрытия..................................................................................................10 
1.1. Эмали, краски...............................................................................10 
1.2. Лаки...............................................................................................11 
1.3. Водно-дисперсионные краски....................................................11 
1.4. Краски, наносимые методом электроосаждения 
(электрофореза)...................................................................................13 
1.5. Краски, наносимые методом автоосаждения............................14 
1.6. Высоконаполненные краски.......................................................14 
1.7. Порошковые краски ....................................................................15 
2. Правила выбора лакокрасочного покрытия.....................................16 
2.1. Общие сведения...........................................................................16 
2.2. Условия эксплуатации.................................................................20 
2.3. Материал основы и состояние поверхности перед 
окрашиванием.....................................................................................21 
2.4. Основное назначение покрытия.................................................22 
2.5. Ограничения по нанесению покрытия.......................................24 
2.6. Стоимость.....................................................................................24 
2.7. Примеры выбора лакокрасочного покрытия.............................25 
3. Подготовка поверхности перед окрашиванием...............................27 
3.1. Общие сведения...........................................................................27 
3.2. Очистка поверхности ..................................................................27 
3.2.1. Возможные загрязнения.......................................................27 
3.2.2. Методы очистки....................................................................28 
3.2.3. Эффективность очистки.......................................................30 
3.3. Выравнивание поверхности........................................................31 
3.4. Дополнительная обработка поверхности непосредственно 
перед нанесением лакокрасочного покрытия ..................................32 
3.4.1. Общие сведения....................................................................32 
3.4.2. Фосфатные покрытия ...........................................................32 
3.4.3. Травильная грунтовка ..........................................................33 
3.4.4. Антикоррозионные грунтовки.............................................33 
4. Методы окрашивания.........................................................................39 
4.1. Окрашивание распылением........................................................39 
4.1.1. Общие сведения....................................................................39 
4.1.2. Распыление с подогревом ....................................................40 

4.1.3. Безвоздушное распыление...................................................41 
4.1.4. Электростатическое распыление.........................................42 
4.1.5. Примеры окрашивания распылением.................................42 
4.2. Окрашивание окунанием ............................................................42 
4.3. Окрашивание струйным обливом ..............................................45 
4.4. Окрашивание валками.................................................................47 
4.5. Окрашивание наливом ................................................................48 
4.6. Окрашивание в барабане.............................................................49 
4.7. Окрашивание электроосаждением.............................................50 
4.7.1. Общие сведения....................................................................50 
4.7.2. Толщина покрытия ...............................................................50 
4.7.3. Преимущества и недостатки................................................51 
4.7.4. Оборудование........................................................................52 
4.8. Порошковое окрашивание..........................................................54 
4.8.1. Общие сведения....................................................................54 
4.8.2. Преимущества и недостатки................................................54 
4.8.3. Оборудование........................................................................55 
5. Методы сушки ....................................................................................60 
5.1. Общие сведения...........................................................................60 
5.2. Оборудование...............................................................................60 
5.2.1. Печи периодического действия...........................................60 
5.2.2. Печи непрерывного действия..............................................62 
5.2.3. Высокоскоростные печи ......................................................64 
5.3. Утилизация дымовых газов ........................................................64 
5.4. Влияние температуры и продолжительности  
на эффективность горячей сушки в конвективных печах ..............64 
5.5. Предварительное испарение растворителя ...............................65 
5.6. Радиационно-химическая и фотохимическая сушки ...............66 
Библиографический список...................................................................67 
 

ВВЕДЕНИЕ 

Окрашивание (painting) – общий термин, используемый для описания процесса нанесения тонкого органического покрытия на поверхность материала. 
Согласно ГОСТ 9.072–77 окрашивание представляет собой нанесение лакокрасочного материала на окрашиваемую поверхность. 
Согласно ГОСТ 28246–2006: 
лакокрасочный материал (paint material) – жидкий, пастообразный или порошковый материал, образующий при нанесении на окрашиваемую поверхность лакокрасочное покрытие (далее – ЛКП), 
обладающее защитными, декоративными или специальными техническими свойствами; 
лакокрасочное покрытие (film1) – сплошное покрытие, полученное в результате нанесения одного или нескольких слоев лакокрасочного материала на окрашиваемую поверхность. 
Целью окрашивания может быть получение защитного, защитнодекоративного или функционального лакокрасочного покрытия. 
Согласно ГОСТ 9.072–77: 
защитное ЛКП (protective organic coating) – покрытие, предназначенное для защиты окрашиваемой поверхности от воздействия факторов внешней среды; 
защитно-декоративное ЛКП (decorative organic coating) – лакокрасочное покрытие, предназначенное для защиты окрашиваемой 
поверхности от воздействия факторов внешней среды и придания ей 
декоративного вида. 
К функциональным (functional organic coating) можно отнести 
следующие виды ЛКП: консервационное, электроизоляционное, 
электропроводное, специальное, атмосферостойкое, бензостойкое, 
водостойкое, маслостойкое, термостойкое, химическистойкое. 
Окрашивание обладает следующими преимуществами перед другими процессами, используемыми для получения защитных и защитно-декоративных покрытий на поверхности металлических изделий: 
1) оборудование для нанесения ЛКП обычно менее дорогостоящее, легче в эксплуатации и требует меньшего контроля; 

––––––––– 
1 Термин film применяется в зарубежной научно-технической литературе в гораздо более широком смысле – тонкий слой (пленка) чего-либо, не обязательно 
краски. 

2) материальные и трудовые затраты на получение единицы окрашенной поверхности значительно меньше; 
3) ЛКП доступны в широком спектре пигментов и лакокрасочных 
сред (согласно ГОСТ 28246–2006 лакокрасочная среда (medium, 
vehicle) – это совокупность компонентов жидкой фазы лакокрасочного материала), что позволяет удовлетворить практически любые требования по цвету, блеску и текстуре поверхности; 
4) разработаны ЛКП, которые могут эксплуатироваться в наиболее агрессивных с коррозионной точки зрения условиях. В отличие 
от большинства защитных металлических покрытий, ЛКП могут защищать материал от одновременного воздействия нескольких коррозионных факторов, таких как сочетание морской атмосферы и паров 
кислот; 
5) применяемые обычно ЛКП являются диэлектриками, что позволяет использовать их для устранения гальванической (контактной) коррозии. В свою очередь, ЛКП с пигментами, обеспечивающими электропроводность покрытия, могут применяться для заземления или снятия статического электричества с металлической конструкции; 
6) разработаны ЛКП, удовлетворяющие требованиям новейших 
экологических стандартов. 
Большинство ЛКП состоят из пленкообразующего вещества, растворенного или диспергированного в растворителе (органическом 
растворителе или воде). 
Согласно ГОСТ 28246–2006: 
пленкообразующее 
вещество 
(лакокрасочного 
материала) 
(binder1) – нелетучая часть лакокрасочной среды, образующая лакокрасочное покрытие; 
растворитель лакокрасочного материала (solvent2) – одно- или 
многокомпонентная жидкость, испаряющаяся при определенных условиях сушки и полностью растворяющая пленкообразующее вещество лакокрасочного материала. 
В лакокрасочную среду добавляются пигменты, а также другие 
вещества для придания ЛКП специальных свойств. 
Согласно ГОСТ 28246–2006: 

––––––––– 
1 В зарубежной научно-технической литературе применяются также термины 
film-forming material, film former. 
2 В зарубежной научно-технической литературе термин solvent обозначает только органический растворитель. 

пигмент для лакокрасочного материала (pigment) – вещество в 
виде мелкодисперсных частиц, практически нерастворимое в лакокрасочной среде и используемое благодаря своим оптическим, защитным или декоративным свойствам; 
краситель для лакокрасочного материала (dyestuff) – природное 
или синтетическое вещество, придающее желаемый цвет лакокрасочному материалу, в котором оно растворено; 
наполнитель для лакокрасочного материала (extender) – вещество 
в гранулированной или порошкообразной форме, практически нерастворимое в лакокрасочной среде, используемое в качестве компонента пигментированных лакокрасочных материалов для направленного 
влияния на определенные физические свойства; 
сиккатив (drier) – металлоорганическое соединение, добавляемое 
к лакокрасочным материалам окислительного отверждения для ускорения процесса сушки; 
ускоритель для лакокрасочного материала (accelerator) – вещество, которое при введении в лакокрасочный материал ускоряет процесс образования поперечных связей между молекулами; 
отвердитель для лакокрасочного материала (hardener) – вещество, вводимое в лакокрасочный материал для сшивания макромолекул 
пленкообразующего вещества и образования трехмерной структуры; 
добавка для лакокрасочного материала (additive) – вещество, добавляемое в лакокрасочный материал для улучшения или изменения 
одного или нескольких свойств; 
пластификатор для лакокрасочного материала (plasticizer) – вещество, добавляемое в лакокрасочный материал для придания высохшему лакокрасочному покрытию большей эластичности. 
Кроме того, ЛКП может содержать стабилизаторы (stabilizers), 
которые уменьшают вредное воздействие тепла и солнечного света 
на покрытие. 
В настоящее время применяется широкий спектр пленкообразующих веществ: масла, лаки, синтетические смолы (полимерные 
материалы). Основные свойства ЛКП определяются, прежде всего, 
видом используемого пленкообразующего вещества. 
Согласно ГОСТ 28246–2006: 
смола (resin) – твердый, полутвердый или псевдотвердый органический материал, который имеет неопределенную относительно высокую молекулярную массу и под воздействием тепла размягчается 
или плавится в определенном диапазоне температур; 

природная смола (natural resin) – смола растительного или животного происхождения; 
модифицированная смола (modified natural resin) – смола, химическая структура которой включает в себя природный материал, частично видоизмененный в результате соответствующих химических 
реакций; 
синтетическая смола (synthetic resin) – смола, получаемая в результате контролируемых химических реакций полимеризации, полиприсоединения или поликонденсации между реагентами, которые 
сами по себе не обладают характеристиками смол; 
акриловая смола (acrylic resin) – синтетическая смола, полученная 
полимеризацией или сополимеризацией различных акриловых и/или 
метакриловых мономеров. Возможна сополимеризация акриловых и 
метакриловых мономеров с другими мономерами; 
фенольная смола (phenolic resin) – синтетическая смола, полученная поликонденсацией фенолов, их гомологов и/или производных с 
различными альдегидами, в частности формальдегидом; 
алкидная смола (alkyd resin) – синтетическая смола, полученная 
поликонденсацией многоосновных кислот, жирных кислот или масел 
с многоатомными спиртами; 
аминная смола (amino resin) – синтетическая смола, полученная 
поликонденсацией аминов или амидов с альдегидами и этерифицированная спиртами; 
хлорированный каучук (chlorinated rubber resin) – смола, полученная хлорированием природного или синтетического каучука; 
полиэфирная смола (polyester resin) – синтетическая смола, полученная поликонденсацией многоосновных кислот и многоатомных 
спиртов; 
ненасыщенная полиэфирная смола (unsaturated polyester resin) – 
полиэфирная смола, характеризующаяся наличием в полимерной цепи двойных углерод-углеродных связей, способных к дальнейшей 
сшивке; 
изоцианатная смола (isocyanate resin) – синтетическая смола на 
основе ароматических, алифатических или циклоалифатических изоцианатов, содержащая свободные или блокированные изоцианатные 
группы; 
полиуретановая смола (polyurethane resin) – синтетическая смола, 
полученная в результате взаимодействия полифункциональных изоцианатов с соединениями, содержащими гидроксильные группы; 

кремнийорганическая (силиконовая) смола (silicone resin) – синтетическая смола, содержащая силоксановые группы; 
стирольная смола (styrene resin) – синтетическая смола, полученная полимеризацией стирола или его сополимеризацией с другими 
мономерами; 
виниловая смола (vinyl resin) – синтетическая смола, полученная 
полимеризацией и/или сополимеризацией мономеров, содержащих 
винильные группы; 
эпоксидная смола (epoxy resin) – синтетическая смола, содержащая эпоксидные группы. 

1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА 
РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ЛАКОКРАСОЧНОГО 
ПОКРЫТИЯ 

1.1. Эмали, краски 

Общие термины «краска, эмаль» (paint) и «лакокрасочное покрытие» (organic coating) в принципе являются взаимозаменяемыми и используются для обозначения покрытий, имеющих органическую основу. Термин paint традиционно использовался для описания пигментированных материалов с целью отличить их от прозрачных пленок, которые более правильно называть лаками (lacquers или varnishes). 
Согласно ГОСТ 28246–2006: 
краска (paint) – жидкий или пастообразный пигментированный 
лакокрасочный материал, имеющий в качестве пленкообразующего 
вещества олифу различных марок или водную дисперсию синтетических полимеров и образующий при нанесении на окрашиваемую поверхность непрозрачное лакокрасочное покрытие; 
эмаль (paint) – жидкий или пастообразный пигментированный лакокрасочный материал, имеющий лакокрасочную среду в виде раствора пленкообразующего вещества в органических растворителях и 
образующий при нанесении на окрашиваемую поверхность непрозрачное лакокрасочное покрытие; 
масляная краска (oil paint) – жидкий или пастообразный пигментированный лакокрасочный материал, имеющий в качестве пленкообразующего вещества олифу различных марок и образующий при 
нанесении на окрашиваемую поверхность непрозрачное лакокрасочное покрытие. 
Вследствие того, что эмали могут образовывать гладкую блестящую поверхность (существуют также матовые эмали), их применяют в 
основном в качестве внешнего слоя покрытия (finishing coat, topcoat). 
Эмаль подвергается естественной (air dry) или горячей (stoving, 
baking) сушке1. Естественная сушка, т.е. сушка на воздухе в нормальных условиях, осуществляется в основном путем сочетания испарения растворителя и окислительного отверждения. Эмали, которые подвергаются горячей сушке, содержат в своем составе ускоритель и отвердитель. 
––––––––– 
1 Согласно ГОСТ 9.072–77 сушка ЛКП – это формирование лакокрасочного покрытия. 

1.2. Лаки 

Согласно ГОСТ 28246–2006 лак (clear paint material1) – лакокрасочный материал, образующий при нанесении на окрашиваемую поверхность прозрачное лакокрасочное покрытие. 
Лаки представляют собой композиции на основе натуральных или 
синтетических термопластичных пленкообразующих веществ, растворенных в органическом растворителе. При проведении сушки органический растворитель испаряется. В основном для лаков характерна достаточно высокая скорость высыхания. Типичные пленкообразующие вещества лаков – нитроцеллюлоза или другие производные целлюлозы, а также акриловые и виниловые смолы. В качестве 
природной смолы применяется шеллак (shellac) – продукт секреции 
лаковых жуков (Kerria lacca). 

1.3. Водно-дисперсионные краски 

Согласно 
ГОСТ 28246–2006 
водно-дисперсионная 
краска 
(emulsion paint; latex paint2) – жидкий или пастообразный пигментированный лакокрасочный материал, имеющий лакокрасочную среду 
в виде дисперсии органического пленкообразующего вещества в воде и образующий при нанесении на окрашиваемую поверхность непрозрачное лакокрасочное покрытие. 
Водно-дисперсионные краски разбавляются водой. Существует 
три основных типа водно-дисперсионных красок: 
1) растворы (solutions); 
2) суспензии (colloidal dispersions); 
3) эмульсии (emulsions или latexes). 
Для приготовления растворов водно-дисперсионных красок применяют водорастворимые пленкообразующие вещества. Широко используемые в промышленности пленкообразующие вещества (алкидные, акриловые и эпоксидные смолы) могут быть растворены в 
воде после химического присоединения к ним сильно гидрофильных 
полярных групп, например, карбоксильных, гидроксильных или 
амидных. Обычно для увеличения растворимости также требуется 
применение углеводородных растворителей (до 20 %). 
Суспензия водно-дисперсионной краски представляют собой дисперсию твердых частиц пленкообразующего вещества размером ме––––––––– 
1 В зарубежной научно-технической литературе для обозначения лаков употребляются термины lacquers или varnishes. 
2 В зарубежной научно-технической литературе применяется также термин water-borne paints. 

нее 0,1 мкм в воде. Обычно с целью частичного растворения смолы 
дисперсионные частицы имеют полярные группы. 
Эмульсии или латекс – дисперсия жидких капель пленкообразующего вещества в воде. Эмульсии отличаются от суспензии 
бóльшим размером дисперсной фазы. 
Пигменты должны быть совместимы с водой. Например, металлические частицы могут взаимодействовать с водой с выделением газа.  
Водно-дисперсионные краски имеют низкое содержание летучих 
органических соединений и соответствуют большинству экологических стандартов. 
Согласно ГОСТ 28246–2006 летучее органическое соединение в 
лакокрасочном материале (ЛОС) (volatile organic compound, VOC) – 
любая органическая жидкость или любое твердое органическое вещество, присутствующее в лакокрасочном материале, самопроизвольно испаряющееся при определенных значениях температуры и 
давления атмосферы. 
Преимущества водно-дисперсионных красок следующие: 
– низкая пожароопасность; 
– пониженная токсичность и отсутствие запаха; 
– высокая способность к мытью ЛКП водой; 
– сплошность покрытия аналогична традиционным краскам с органическим растворителем; 
– высокая стойкость к коагуляции: могут быть использованы все 
типы оборудования, применяемого для перекачивания традиционных 
красок с органическим растворителем; 
– возможность применения для нанесения ЛКП различных методов: пневматическое распыление, окунание, струйный облив, электроосаждение, окрашивание валками. 
К недостаткам водно-дисперсионных красок относят следующие: 
– использование электростатического распыления требует применения полной электрической изоляции вследствие электропроводности воды; 
– требуется применение более длинного туннеля для сушки покрытия; 
– для испарения воды температуру необходимо увеличивать с 
достаточно небольшой скоростью для предотвращения вздутия1 
ЛКП; 
––––––––– 
1 Согласно ГОСТ 28246–2006 вздутие лакокрасочного покрытия (blistering) – 
это выпуклая деформация лакокрасочного покрытия, обусловленная локальным 
отделением одного или нескольких составляющих его слоев.