Як розрахувати необхідну кількість фарби
Часто зустрічається така ситуація, що об'єкт з фарбування підходить до завершення, і раптом з'ясовується, що закладеного кількості матеріалу істотно не вистачає і тоді починається судомний пошук винних. Відділ закупівель валить на кошторисний відділ, мовляв вони не правильно порахували витрата; кошторисний відділ звертає провину на виробничий, мовляв розбирайтеся самі зі своїми порушеннями технологій; виробничники валять провину на субпідрядників або на своїх майстрів, мовляв це ваших рук справа; останні роблять крайніми робочих, знімають з них гроші за перевитрату, і на цьому весь інцидент нібито вичерпаний. Рівне до наступного разу, коли ця історія повторюється в такій же послідовності.
Тут ми маємо справу помилкою системного характеру і далі спробуємо розібратися з її першопричиною, а так же постараємося отримати відповідь, як її не допускати в подальшому.
Візьмемо для прикладу найпоширеніший варіант, коли для робіт використовується звичайнісінька алкідна, або водоемульсійна фарба.
Але ніхто не замислюється, а це скільки - один шар? Багато чи мало? Який товщини цей один шар? На ці питання паспорта більшості вітчизняних фарб не відповідають зовсім. Змінюється тільки цифри т.зв. витрати, в залежності від щільності матеріалу. Зрідка можна зустріти приписку до цифр, що ця витрата на шар товщиною стільки-то мікрон. Але і таких виробників незначна кількість від загальної маси.
А проте, "... the devil in the details ..." - при реалізації великого проекту, саме помилки в дрібницях призводять до великих невдач.
Почнемо з того, що вважати обсяг необхідної фарби, орієнтуючись на один шар, є тим же самим, що підраховувати обсяг опадів, що випали в кількості дощів, вимірюючи дощі в штуках.
Протягом годину йшов злива, і протягом години була мряка. Начебто за кількістю штук однаково, а за кількістю опадів, що випали істотно відрізняється. Так і з забарвленням, якщо фарбувати пензлем або валиком, то за один прохід можна нанести фарби багато менше, ніж за один такий же прохід нанести її апаратом безповітряного розпилення.
Відповідно орієнтуватися на "витрата за шар" ні в якому разі не можна.
На що ж потрібно орієнтуватися?
Більшість рідких лакофарбових матеріалів складається з ряду сировинних компонентів: сполучних, пігментів і наповнювачів, розчинників (або води - вода теж розчинник), а також певних добавок і допоміжних речовин. Під час висихання фарби на поверхні, розчинники випаровуються, а лакофарбовий матеріал полімеризується, створюючи захисну плівку, в залежності від сполучних пігментів, стійку до певних атмосферних, хімічних і іншим впливам на поверхню, що захищається. Таким чином є два найбільш важливих для нас терміна: мокра плівка, яка знаходиться на поверхні до випаровування розчинників, і суха плівка, яка залишається на поверхні після випаровування розчинників і полімеризації. Товщина цієї сухої плівки повинна бути достатньою, щоб забезпечувати необхідний захист. Ця величина зазвичай описується в технічних регламентах, специфікаціях або проектах захисного покриття. і позначається як ТСП - товщина сухої плівки або DFT - Dry Film Thickness (англ.). Недостатня товщина сухої плівки загрожує відсутністю антикорозійних властивостей покриття або значного зменшення його терміну експлуатації. Необхідну для покриття товщину, виявляють на підставі лабораторних або натурних випробувань лакофарбових матеріалів.
Різні матеріали мають в своєму складі різну кількість летючих розчинників. Відповідно, при однаковій товщині мокрої плівки (ТМП або WFT - Wet Film Thickness (англ.)) Різних матеріалів, товщина сухої плівки (ТСП) теж буде різною. Різним буде і витрата різних матеріалів для необхідної товщини сухої плівки, тому що вони мають різне співвідношення сухого залишку і розчинників.
У той же час, використовуючи один і той же лакофарбовий матеріал, але для різних по агресивності умов експлуатації, товщина сухої плівки в технічному завданні може відрізнятись. Так, товщина сухої плівки покриття, який піддається тільки атмосферного впливу в умовах сільської атмосфери може бути значно меншою, ніж товщина сухої плівки цього ж покриття, яке експлуатується в умовах агресивних хімічних промислових виробництв.
Таким чином, слід усвідомити, що кінцевою метою є забезпечення захисту конструкцій, а не просто нанесення матеріалу на конструкцію, і саме з цієї причини метою є забезпечення необхідної товщини сухої плівки. ТСП - це константа, на яку потрібно орієнтуватися, вираховуючи потреба в лакофарбових матеріалах.
Як обчислити потреба в фарбі, знаючи необхідну нам товщину сухої плівки?
1) У специфікації фарби, паспорті або технічному описі, виробником вказується обсяг сухого залишку (VS - Volume Solid) і обсяг розчинників (VT - Volume Thinners) в процентах. Маляра необхідно забезпечити покриття певної товщини. Для цього він повинен розуміти скільки йому необхідно нанести мокрого шару.
Товщина мокрій плівки вираховується за формулою: WFT = 100 x D FT / VS
Приклад 1. Припустимо, необхідна товщина сухої плівки - 150 мкм, а обсяг твердих речовин 60%, тоді необхідно, щоб маляр фарбував з товщиною мокрою плівки ТМП = 100 x 150 ÷ 60 = 250 мкм
2) Щоб з'ясувати, яка буде товщина сухої плівки, при відомій з практики величиною мокрого шару і обсязі твердих речовин, діє зворотна формула
Товщина сухої плівки вираховується за формулою: DFT = VS x WFT / 100
Приклад 2. Припустимо тією ж фарбою з 60% твердих речовин, маляр видає мокру плівку завтовшки 300 мкм. Після випаровування летючих речовин товщина сухої плівки становитиме ТСП = 60% x 300 ÷ 100 = 180 мкм
Товщиномір мокрого шару гребінка
Товщина мокрій плівки вимірюється товщиноміром типу "гребінка", який повинен бути повіреним і мати шкали необхідної глибини для товщини даного покриття.
3) Нерідко під час нанесення, малярі додають розчинник до наявної фарбі для забезпечення необхідної в'язкості. В цьому випадку, співвідношення твердих речовин і розчинника має бути переглянуто, як і величина мокрій плівки.
Величина мокрій плівки розведеної фарби обчислюється за формулою: WFT = DFT x (100% +% розведення) / VS
Приклад 3. У відро 20 л тієї ж фарби з 60% твердих речовин додали 2 л розчинника, що становить 10% обсягу. Значить товщина необхідної мокрій плівки = 150 x (100% + 10%) ÷ 60 = 275 мкм
4) Ми знаємо, яку площу - S ми збираємося забарвити і можемо вирахувати теоретичний витрата, знаючи необхідну товщину шару і обсяг твердих речовин.
Теоретична витрата фарби (С) для проведення робіт обчислюється за формулою: С = S x DFT / 10 x VS
Приклад 4. Нам необхідно пофарбувати: 1000 м² тією ж фарбою з 60% твердих речовин (НЕ розбавляючи) тієї ж товщиною сухого шару. Тоді витрата буде дорівнює C = 1000 x 150/10 x 60 = 250 л
Погодьтеся 0,25 л / м² це вже не 100 -180 г / м² (о, 1-0,18 кг / м²), які вказані у виробника на банку. І тільки приписка "за шар" залишає можливості для маневру.
Чому ми вважаємо в літрах і звідки взялася цифра "10"?
Існує правило "1. 10. 100 ", згідно з яким 1 літр фарби теоретично покриває 10 м² поверхні при товщині вологою плівки 100 мкм
Різні фарби мають різну вагу. Наприклад, що містять цинк фарби, значно важче звичних нам алкід, а ті ж алкіди значно важче теплоізоляційних фарб, що містять найдрібніші сфери, наповнені повітрям. Тому вважати в грамах і кілограмах для різних фарб не вірно.
5) останній результат - це теоретичний витрата, а в практиці ми ще стикаємося з величезною кількістю чинників, які становлять реальні втрати.
Наприклад, фарба капає з кисті або валика при русі від ємності з фарбою до поверхні, що фарбується. При прояві обережності цими втратами можна знехтувати. Однак розширення зони досяжності маляра може збільшити цей тип втрат в крайніх випадках до 5%. Коли фарбування проводиться методом розпилення, втрати неминучі, і їх величина залежить як від форми окрашиваемого об'єкта, так і від погодних умов в момент фарбування. У добре вентильованому, але закритому просторі - 5%, на відкритому повітрі в безвітряну погоду - 5-10%, на відкритому повітрі в вітряну погоду - більш ніж 20%. Очевидно, що при фарбуванні в сильний вітер, це число може стати виключно високим і все це за умови, що фарбується є рівною суцільною стіною.
А якщо поверхня є гратчастими металоконструкціями складної форми, то фактор втрат може коливатися від 10% до 30% в залежності від ширини профілю конструкції.
Крім цього, ми не повинні забувати про т.зв. "Мертвому обсязі" (DV - Death Volume), який втрачається в порах поверхні, будь-то метал або бетон.
Якщо сталь стара, що міль і має западини, ями, тріщини, сліди від видалення відслонень, то втрати на мертвий обсяг можуть досягати до 125 мкм
Якщо сталь відносно нова і отпескоструена до чистого металу, то "мертвий обсяг" йде в профіль шорсткості поверхні (Ry) не суттєво, але в будь-якому випадку, залежить від використаного абразиву.
Мертвий обсяг обчислюють тільки для першого - шару грунтовки.
Сукупність реальних втрат складається коефіцієнт корисного використання фарби. Наприклад, на отпескоструенних з профілем шорсткості в 50-70 мкм металевих ґратчастих конструкціях середньої групи складності, на вулиці, безповітряним розпиленням наносять ту ж фарбу, з тим же сухим залишком і тієї ж необхідної товщиною 150 мкм. Ми враховуємо, що на профіль шорсткості поверхні йде 35 мкм, значить ми повинні домогтися необхідної товщини сухого шару 185 мкм.
Середня складність конструкцій - 15%
Коефіцієнт використання (UF) в даному випадку буде становити = 0,60
Практичний витрата фарби (С) для проведення робіт обчислюється за формулою: С = S x DFT / 10 x VS x UF
Приклад 5. Нам необхідно пофарбувати: 1000 м² тією ж фарбою з 60% твердих речовин (НЕ розбавляючи розчинником) з тієї ж товщиною сухого шару. Але ми знаємо, що втрати на профілі складають 35 мкм і коефіцієнт використання дорівнює 0,60. Практичний витрата буде дорівнює C = 1000 x 185/10 x 60 x 0,6 = 514 л, що становить - 0,514 л / м²
Ось цей результат максимально наблизив нас до істини.
Наостанок, хочу порекомендувати всім учасникам проектів, в яких фігурують фарбувальні роботи, звертатися для розрахунків обсягу лакофарбових матеріалів до фахівців, які зможуть не тільки оцінити всі фактори, що впливають на практичний витрата фарби і захистять вас від помилок в розрахунках, а й зможуть підібрати найбільш ефективні і економічні схеми з існуючих.
Інспектор захисних покриттів