Теория и материалы
Расход ЛКМ и потери при окраске
Каким будет общий расход лакокрасочных материалов при окраске той или иной конструкции? Сколько составят потери при окраске? От чего зависит расход и как можно его сократить?
Все эти вопросы звучат на окрасочных производствах практически постоянно. И это неудивительно: необоснованные излишки использованного материала становятся убытками и снижают экономическую эффективность производства. В попытках разобраться в проблеме практического расхода и потерь при окраске было сломано немало копий, при этом общего понимания происходящего и тем более согласия всех вовлеченных сторон удается добиться далеко не всегда. Дополнительная сложность может быть связана с тем, что поставщик ЛКМ, исполнитель работ и заказчик в вопросе расхода могут иметь разные интересы и отстаивать различные точки зрения. Давайте попробуем разобраться в этом непростом вопросе.
Начнем с самого простого понятия – теоретический расход. Теоретическим расходом называется количество краски, необходимое для окраски определенной площади (обычно это один квадратный метр) при отсутствии потерь. Очевидно, что окраска без потерь невозможна, и такую ситуацию можно допустить только в теории – именно по этой причине расход называется теоретическим.
В идеальном случае, когда толщина покрытия равномерна на всей площади, количество краски, нанесенное на один квадратный метр, можно представить в виде объема жидкости, помещенной в параллелепипед, основанием которого служит квадратный метр окрашенной площади, а высота равна толщине покрытия (см. Рис.1).
Рис.1. Количество жидкой краски, нанесенное на 1 квадратный метр, можно представить в виде условного параллелепипеда (ТМП – толщина мокрого покрытия).
Таким образом, при равной толщине мокрого покрытия объем жидкости (количество краски) будет всегда одинаковым независимо от типа применяемого материала. Другими словами, если рассматривать краску исключительно как жидкость (непосредственно после нанесения), то теоретический расход будет одинаковым для всех красок, поскольку в каждом случае объем параллелепипеда будет одинаковым. Если же рассматривать сухое покрытие, то для различных красок при равной толщине сухой пленки теоретический расход будет зависеть только от объемной доли нелетучих веществ (сухого остатка) применяемого материала. В общем случае, теоретический расход зависит только от толщины сухого покрытия и объемной доли нелетучих веществ и определяется по формуле:
где
Ртеор – теоретический расход, л/м2;
ТСП – толщина сухого покрытия, мкм;
СО – объемная доля нелетучих веществ (сухой остаток), %;
10 – безразмерный коэффициент, обеспечивающий переход от одних единиц измерения к другим (от мкм к л/м2).
Значения теоретического расхода (л/м2 или кг/м2) или теоретической кроющей способности (величина, обратная теоретическому расходу, измеряемая в м2/л или м2/кг) обычно указываются в документации производителя лакокрасочного материала.
Теоретический расход не имеет практического применения и служит лишь отправной точкой для дальнейших расчетов практического расхода, который, в свою очередь, представляет существенный интерес.
Практический расход – это количество краски, которое будет использовано для окраски определенной конструкции в определенных условиях. Практический расход отличается от теоретического на величину потерь, вокруг которых обычно и строится основная дискуссия. Очевидно, что чем меньше потери, тем меньше будет (практический) расход материала и тем дешевле будет стоимость антикоррозионной защиты. Поэтому одной из задач технолога по окраске является сокращение величины потерь.
Виды потерь при окраске
Существует несколько видов потерь при окраске, о каждом из которых мы поговорим ниже.
Потери, зависящие от сложности конструкции. Чем более сложной является геометрия окрашиваемой конструкции, тем более сложной будет работа маляра и тем сложнее будут его движения, что приведет к увеличению потерь материала при окраске. Если взять, например, лист металла, который с точки зрения нанесения покрытия является плоскостью и не представляет сложности в окрашивании, то маляр будет совершать простое перемещение пистолета на одинаковом расстоянии от листа, то есть потери лакокрасочного материала, связанные со сложностью конструкции, будут минимальными. Но если рассмотреть объемную конструкцию, представляющую собой закрытое пространство с большим количеством ребер жесткости и других усилений, то тут в физически неудобных условиях перед маляром возникает задача прокрасить каждый сантиметр поверхности, причем с как можно более равномерной толщиной. Сделать это непросто, и каким бы квалифицированным ни был маляр, потери все равно будут значительными.
Еще более значительными потери будут при окраске перфорированных конструкций или конструкций, состоящих из «тонких» или малогабаритных элементов.
Потери, связанные с шероховатостью поверхности. Очевидно, что на шероховатых поверхностях, каковыми являются поверхности после абразивоструйной обработки, толщина покрытия будет разной над пиками и во впадинах шероховатости. Минимальная толщина покрытия будет иметь место над пиками шероховатости, и долговечность покрытия обычно оценивают именно по этим участкам.
Непосредственно после нанесения лакокрасочного материала начинается фаза физического высыхания покрытия, в ходе которой происходит испарение растворителя и сближение молекул, образующих пленку. На данном этапе покрытие можно условно считать жидкостью, которая в зависимости от вязкости будет стекать (для материалов с высокой вязкостью этот эффект выражен не сильно) с пиков во впадины шероховатости, таким образом, толщина над пиками будет меньше той, которая была изначально нанесена (к исключениям относятся быстросохнущие краски, высыхающие за несколько минут, в течение которых краска не успевает стекать во впадины. Такие покрытия могут достаточно близко повторять профиль шероховатой поверхности). Во избежание этого эффекта и для обеспечения толщины покрытия не ниже спецификационной по всей окрашенной поверхности, в т.ч. над пиками, пространство, образованное шероховатостью, необходимо заполнить краской, после чего дальнейшее нанесение покрытия можно считать нанесением «эффективной» толщины. Образованное шероховатостью пространство (пространство между пиками) называют «мертвым объемом».
Рисунок 2. «Мертвый объем».
Очевидно, что величина мертвого объема зависит от шероховатости. В связи с этим важно не превышать установленную проектом или производителем покрытия шероховатость, в противном случае расход лакокрасочного материала будет необоснованно возрастать. К слову сказать, потери на шероховатость поверхности составляют значительную часть величины общих потерь.
Потери, связанные с шероховатостью поверхности, обычно относятся к грунтовочному слою, однако, эффект шероховатости может проявляться и на втором слое, правда, в этом случае такие потери будут несравнимо меньше, чем для первого слоя.
Потери, зависящие от метода нанесения. Для каждого из методов нанесения – безвоздушный, воздушный, кисть и валик – потери будут разными. При использовании кисти или валика потери возникают в двух случаях: капли, падающие с малярного инструмента в процессе работы, и образование подтеков или наплывов на покрытии (избыточная толщина, которая не вносит вклад в защиту от коррозии, более того, в некоторых случаях способствует образованию дефектов). Если нанесение выполняется с помощью кисти или валика, то потери по этой группе не будут большими.
Сложнее дело обстоит при использовании окрасочного оборудования (воздушный и безвоздушный способ нанесения): здесь потери возникают в связи с образованием окрасочной аэрозоли, которая оседает на окрашенную поверхность в виде пыли, не создавая эффективной защитной пленки. Количество аэрозоли зависит от давления, при котором происходит распыление: в идеале давление должно быть таким, чтобы образовывался качественный факел с минимальным количеством аэрозоли; если давление слишком большое, то количество аэрозоли будет увеличиваться, создавая дополнительные потери. Иногда давление приходится увеличивать вследствие ненадлежащего состояния уплотнительных элементов в окрасочном аппарате или отсутствия нормального обслуживания окрасочного оборудования. В этом случае высокое давление также станет причиной дополнительных потерь лакокрасочного материала.
Правильная техника нанесения также играет большую роль в сокращении потерь. Окрасочный пистолет должен перемещаться параллельно поверхности, и чем больше маляр отступает от этой траектории, тем больше аэрозоли будет образовываться. Не нужно забывать и про правильный подбор окрасочных сопел: слишком большие или слишком маленькие диаметры сопел могут также стать причиной перерасхода лакокрасочного материала. Серьезным фактором перерасхода является и неравномерная толщина покрытия. При значительных локальных превышениях толщины количество «лишнего» нанесенного лакокрасочного материала может быть огромным.
Технологические потери. К этой группе потерь относятся потери в оборудовании, неиспользованные остатки в лакокрасочной таре, различные проливы в процессе перемешивания, потери на приспособление маляра к окраске вверенной ему конструкции и т.п.
Потери в оборудовании определяются количеством лакокрасочного материала, которое остается в окрасочной системе после завершения окраски. Величина этих потерь зависит от длины окрасочных шлангов, поэтому при организации малярных работ необходимо взвешенно отнестись к этому параметру. Потери в оборудовании могут составлять несколько литров материала и, в отличие от других видов потерь, не зависят от площади окрашиваемой поверхности.
Потери на приспособление маляра включают в себя потери, образующиеся при настройке маляром правильного режима нанесения.
При окраске некоторых поверхностей, отличных от стали, возникают дополнительные потери, связанные с впитыванием лакокрасочного материала в поверхность. К таким поверхностям относятся, например, бетон и дерево. Величина таких потерь будет зависеть от марки бетона и типа древесины, а также от некоторых других параметров, например, их влажности. Оценить величину потерь на впитывание крайне сложно.
Существует три метода определения практического расхода: статистический, расчетный и опытный.
Как следует из названия, статистический метод предполагает использование статистических данных для определения практического расхода. Например, если красить одни и те же конструкции в одинаковых условиях, то можно вывести эмпирическую закономерность, которая позволит определять расход с помощью накопленных данных. Заводы металлоконструкций, регулярно выполняющие окраску стандартных конструкций, обладают достаточной статистикой по фактическому расходу ЛКМ, и поскольку окраска всегда производится в одном малярном цехе, легко вычисляют необходимое количество материала, не прибегая ни к каким другим методам, кроме статистического. То же относится, например, к резервуарам: среди них встречается множество однотипных конструкций, и подрядчики, занимающиеся их окраской, по опыту знают, сколько краски потребуется для выполнения работы.
Как правило, при статистическом методе используется так называемый фактор потерь, т.е. условное суммарное количество потерь, выраженное одним числом. Различают понятия фактора потерь и коэффициента потерь: если, например, фактор потерь составляет 30%, то коэффициент потерь в этом случае будет равен 1,43. Логика простая: если нужно вычислить общее количество лакокрасочного материала по известному нанесенному количеству, то применяется коэффициент потерь; если же выполняется обратная операция, то применяется фактор потерь.
Пример: чтобы выкрасить один литр краски с потерями 30%, потребуется 1 л * 1,43 = 1,43 л (потери при этом составят 30%, т.е. 1,43*0,3=0,43 л).
Еще пример: при выкрашивании одной банки краски объемом 16 л с фактором потерь 30% потери составят 16 л * 0,3 = 4,8 л, при этом на поверхность будет нанесено 16 л – 4,8 л = 11,2 л.
Таблица 1. Факторы и коэффициенты потерь при окраске.
Фактор потерь | Коэффициент потерь |
30% | 1,43 |
40% | 1,67 |
50% | 2 |
Расчетный метод позволяет определить практический расход с помощью расчетов и формул. Для расчетов применяются ВСН 447-84 и ВСН 426-86, которые несмотря на давность издания, используются и в настоящее время. Более подробная информация о расчетном методе представлена здесь.
Существует также опытный метод, который заключается в проведении опытного нанесения лакокрасочного материала на металлические конструкции. Преимуществом данного метода является то, что опытное нанесение производится именно в тех условиях, в которых будет выполняться окрашивание всего проекта, а также то, что для опытного нанесения можно выбрать наиболее типовые конструкции, которые позволят учесть все нюансы будущего выполнения работ. Кроме того, при опытном нанесении могут присутствовать все заинтересованные лица, которые путем совместной работы смогут утвердить единую норму расхода, которая будет применяться вплоть до завершения проекта.
спасибо за статью.я маляр с небольшим опытом в 26 лет.проблема на производстве заключается в перерасходе ЛКМ.конструкции для окраски сложные т.е. движений и углы окраски приходится менять постоянно.технолог приносит данные по расходу только теоретические.сопла использую согласно рекомендациям производителя ЛКМ.
Вячеслав, спасибо за Ваш комментарий! Наш сайт как раз и создан для того, чтобы маляры и технологи могли лучше понять специфику окрасочных работ. У Вас огромный опыт, и мы будем благодарны, если Вы поучаствуете в нашем форуме и комментариях к статьям. Удачи и успехов в Вашей работе!
Спасибо большое, статьи интересные. Но хотелось бы понять.какой коэффициент потерь закладывать при расчётах, если поверхность пескоструйная. И технически сложная. С большим количеством мелких деталей. И рёбер жёсткости. В процентах. Чтобы рассчитать. Хотя бы теоретический расход. Лкм.
Владислав, теоретический расчет считается по сумме площадей всех деталей. Методика простая, но сам расчет хлопотный. С коэффициентом потерь сложнее. С этим рекомендуем Вам обратиться к нашей статье про методику расчета согласно ВСН
https://lkp-expert.ru/teory/raschet-rashoda-i-kolichestva-lakokrasochnyh-materialov-i-kraski-s-pomoshhju-vsn-447-84/
Здравствуйте. Подскажите пожалуйста какой можно применить коэфициент или фактор потерь при окрашивании железобетонной дымовой трубы высотой 150 метров?
Здравствуйте, если красите методом распыления, то нужно минимум двойное количество краски.
– на такой высоте всегда есть ветер
– бетон впитывает в себя 8-10% краски
– шланги обычно длинные
Здравствуйте.
Подскажите пожалуйста сколько краски в процентном соотношении от всего объёма, должно поставлятся заводом изготовителем на строительную площадку для покраски металлических конструкций после монтажа?
И в каком ТКП можно это посмотреть?