Лакокрасочные материалы. Общие сведения. Лакокрасочные материалы (ЛКМ)

Основным назначением лакокрасочных материалов является защита материалов от разрушения, например, металлов от коррозии, дерева - от гниения и декоративная отделка изделий. Существуют также лакокрасочные материалы специального назначения - электроизоляционные, флуоресцентные, термоиндикаторные, термостойкие, бензо- и маслостойкие и др.

Свойства лакокрасочных покрытий определяются составом лакокрасочных материалов (типом пленкообразующих веществ, пигментов и др.), а также структурой покрытий, которые в большинстве случая состоят из нескольких слоев.

Все лакокрасочные материалы классифицируются по трем признакам:

• химическая классификация, в ее основу положена природа пленкообразующего вещества.
  • МА - краски масляные
  • ПФ - краски пентафталевые
  • ГФ - краски глифталевые
  • КО - краски кремнеорганические
  • НЦ - краски нитроцеллюлозные
  • АУ - краски алкидноуретановые
  • БТ - краски битумные
  • ХВ - краски перхлорвиниловые
  • АК - краски полиакриловые
  • УР - краски полиуретановые и т.д.
• по преимущественному назначению
  • 1 - атмосферостойкие
  • 2 - ограниченноатмосферостойкие (внутренних работ)
  • 3 - консервационные
  • 4 - водостойкие
  • 5 - специальные (антиадгезионные)
  • 6 - маслобензостойкие
  • 7 - химстойкие
  • 8 - термостойкие
  • 9 - электроизоляционные
  • 0 - грунтовки, полуфабрикатные лаки
  • 00 - шпатлевки

Данной классификации придерживаются только отечественные производители, импортные лакокрасочные материалы, чаще всего имеют собственное имя (пример Луя, Гармония), которое ни как не указывает на природу происхождения и преимущественное назначение. О природе происхождения и назначение, указывается на этикетке, или в каталоге данного производителя.

Европейская технология получения цветных лакокрасочных материалов, также отличается от отечественных технологий.

Отечественные производители выпускают в основном краски и эмали, обладающие определенным цветом - белым, красным, синим и т.д. Для получения цветной эмали и краски европейские производители используют в основном два базиса А и С, существует также промежуточная база В.

Базис А белая базовая эмаль (краска), эта эмаль имеет исключительно белый цвет, используется также как белая эмаль. На основе базиса А готовят эмали пастельных тонов.

Базис В является белой эмалью, но она не является исключительно белой, на основе ее получает цвета средне насыщенные.

Базис С представляет собой базис А только без белого пигмента, на основе этого базиса получают интенсивно окрашенные эмали. Данная возможность использование различных базисов позволяет приготовить более 7000 цветных эмалей.

Краски:

• масляные
• порошковые
• водоэмульсионные

Эмали:

• органорастворимые
• водорастворимые грунтовки
• органорастворимые
• водорастворимые

Краски — это суспензия пигмента в пленкообразующем веществе, м.б. олифа, клей, различные дисперсии.

Лаки — пленкообразующие растворы синтетических или натуральных смол или полимеров в органических растворителях или воде.

Эмали — представляют собой суспензию пигментов или их смесей с наполнителями в лаке.

Грунтовка — это суспензии пигментов или их смесей с наполнителями в растворе пленкообразующего вещества, после отверждения образует сплошную однородную твердую пленку. Грунтовки предназначены для нанесения первого защитного слоя покрытия.

К грунтовкам предъявляются следующие требования, она должна обеспечивать высокую адгезию к подложке и высокую коррозийную стойкость покрытия:

• пассивирующие
• изоляционные
• протекторные
• фосфатирующие
• грунтовки преобразователи ржавчины

Шпатлевка — густая вязкая масса, состоящая из смеси пигментов и наполнителей диспергированных в пленкообразующем. Применяется для выравнивания поверхности, используется на дефектные места.

Одним из самых распространенных типов лакокрасочным материалов являются алкиды (ПФ, ГФ).

Модифицированные алкидные лакокрасочные материалы образуют покрытия с хорошими декоративными и защитными свойствами, высокой твердостью, атмосферостойкостью. Их можно длительно эксплуатировать в атмосферных условиях и внутри помещений. Поэтому они получили широкое распространение в промышленности, на транспорте и для бытовых целей. Ассортимент алкидных материалов включает около 50 марок эмалей.

Экологические требования стимулируют внедрение водоэмульсионных красок при получении защитно-декоративных покрытий.

При использовании водных красочных систем удается не только экономить на стоимости безвозвратно теряемых органических растворителей, на вентиляции и мероприятиях по технике безопасности, сделать процесс окраски безвредным и пожаробезопасным, но и получить ряд технологических преимуществ:

• возможность окраски влажных деталей или окраски при повышенной влажности воздуха;
• использование специфического для водных систем способа окраски — электрофоретического осаждения;
• безвредность и меньшая трудоемкость отмывки оборудования, соприкасавшегося с краской;
• транспортировка и хранение красок в сухом виде и "разведение" их только перед нанесением на изделие - вода как растворитель или диспергатор в этом отношении представляет исключительные удобства.

Разумеется, нельзя утверждать, что водные краски имеют только преимущества и совершенно лишены недостатков. Последние сводятся к следующему:

• водные краски имеют сравнительно высокое поверхностное натяжение и поэтому требуют специальной подготовки металла под окраску (на других подложках эта особенность водных красок сказывается значительно меньше);
• вода и водные растворы олигомеров, как правило, хуже смачивают пигменты и наполнители, что затрудняет процесс перетира пигмента с пленкообразующим;
• водные краски растворного типа требует более жестких режимов отверждения, чем краски на основе пленкообразователей, растворимых в органических растворителях;
• водные краски дисперсионного типа сравнительно малостабильны и неморозостойки, что приводит иногда к сезонности их изготовления и применения (только в теплое время года — при температуре выше 0 - 5°С).

Однако перечисленные недостатки не снижают ценности этого сравнительно нового направления в технологии органических покрытий, у которого, несомненно, большое будущее.

Водоэмульсионные лакокрасочные материалы находят широкое применение в строительстве и быту.

Водоэмульсионные краски представляют собой суспензии пигментов и наполнителей в водных дисперсиях пленкообразующих веществ типа синтетических полимеров с добавкой эмульгаторов, диспергаторов и других вспомагательных веществ. Эти водоразбавляемые краски называют также эмульсионными, латексными или водно-дисперсионными.

Ассортимент водоэмульсионных красок в настоящее время очень велик. Однако следует отметить, что большая часть выпускаемых во всем мире водоэмульсионных красок приходится на акрилатные краски.
Водоэмульсионные краски на основе полиакрилатных водных эмульсий образуют покрытия, обладающие повышенной атмосферостойкостью, водостойкостью, высокой стойкостью к старению и действию щелочей.

Государственный стандарт (ГОСТ) и технические условия (ТУ) — это нормативные документы, в которых четко оговорены свойства материала, методы испытаний отдельных показателей, меры предосторожности и условия обращения с материалом, правила транспортирования и хранения, гарантийные обязательства изготовителя.

Самые читаемые статьи раздела «Лакокрасочные материалы»:

10.07.2007 08:25
Лакокрасочные материалы - классификация и назначение (прочитана 18321 раз)
Основным назначением лакокрасочных материалов является защита материалов от разрушения, например, металлов от коррозии, дерева - от гниения и декоративная отделка изделий. Существуют также лакокрасочные материалы специального назначения - электроизоляционные, флуоресцентные, термоиндикаторные, термостойкие, бензо- и маслостойкие и др.

12.08.2008 08:25
Жидкий камень - новое направление окраски поверхности (прочитана 13779 раз)
Российский строительный рынок не стоит на месте, а интенсивно развивается. Недавно вниманию потребителей была представлена новая технология окраски бетона Жидкий камень, позволяющая преобразить серую поверхность бетона до неузнаваемости, придав ему красоту натурального камня.

16.05.2006 08:25
Лакокрасочные материалы для окрашивания цементных поверхностей (прочитана 9427 раз)
Для окрашивания цементных поверхностей необходимо применять лакокрасочные материалы, образующие покрытия со свойствами, соответствующими особенностям подложки. При выборе состава важно учитывать условия эксплуатации покрытия, особенности поверхностного слоя, образующегося на изделиях при твердении цемента.

24.05.2006 08:25
Окраска фасадов и стен PROTECTGUARD COLOR (прочитана 8359 раз)
PROTECTGUARD COLOR не содержит силикона, c еще большим эффектом цветка "Лотус" и страховой гарантией качества. Все известные загрязнения смываются дождем или простой водой, в том числе и граффити. Продукт гидрофобный, олеофобный, препятствующий прилипанию, граффити и краски, образованию загрязнений всех видов, в том числе жиров, масел, высолов, грибка и т.п. Продукт предназначен для защитной окраски поверхностей от всех известных загрязнений и вредных воздействий, в особенности поверхностей фасадов, стен и фундамента зданий и сооружений. По совокупности физико-технических параметров аналогов не имеет.

18.08.2013 21:09
Резиновая краска (прочитана 4600 раз)
Что же собой представляет эта краска? Она не дает трещины, не облезает, обладает свойством растягиваться, то есть, когда воздействует на нее сырость, она расширяется; в тепле, имеет, свойство сужается и на протяжении долгих лет имеет вид новой. Резиновой краской можно залатывать крыши на дачах или сгнившее от влажности крыльцо, понадобится лишь стеклоткань и резиновая краска, и вы увидите итог – ваша крыша больше не будет течь, а крыльцо примет вид нового. В свой черед она используется для покрытия душевых кабин, цоколей, кухонь, спортивных кортов. Ею обрабатывают шифер, оцинкованное железо, кирпич и массу других поверхностей, подвержанные перепадам температур.

Лакокрасочные материалы. Общие понятия.

Лакокрасочные материалы (ЛКМ) - это многокомпонентные составы (жидкие, пастообразные или порошкообразные), которые при нанесении тонким слоем на твердую подложку высыхают с образованием лакокрасочного покрытия с заданными свойствами.

Все лакокрасочные материалы являются дисперсными системами.

Дисперсная система - это система, состоящая из двух или более фаз, одна из которых- дисперсная фаза - распределена в другой фазе - дисперсионной среде - в виде мелких твердых частиц, капель или пузырьков.

Дисперсность - степень раздробленности вещества на частицы. Чем меньше частицы, тем выше дисперсность.

К дисперсным системам относятся:

Суспензии - системы, в которых частицы твердой фазы распределены в жидкой среде во взвешенном состоянии. Суспензиями являются готовые краски, эмали, шпатлевки.

Эмульсии - системы, в которых мельчайшие капельки жидкой фазы распределены в жидкой среде. Примером эмульсии может служить молоко.

Латекс синтетический - водная дисперсия синтетических полимеров, выступает в роли связующего (пленкообразующего) вещества при производстве ЛКМ на водной основе.

По составу и назначению ЛКМ подразделяют на лаки, грунтовки, шпатлевки, краски (в том числе эмали).

Лак - раствор пленкообразующих веществ в воде или органических растворителях, может содержать растворимые красители, сиккативы, пластификаторы, отвердители, матирующие вещества и образует после высыхания твердую, прозрачную, однородную пленку, прочно сцепленную с поверхностью. Лаки придают поверхности декоративный вид и создают защитные покрытия.

Грунтовка (грунт) - суспензия пигмента или смеси пигментов и наполнителей в связующем веществе. Образует после высыхания однородную непрозрачную пленку с хорошей адгезией к подложке (адгезия- прилипание, сцепление). Грунтовки образуют нижние слои покрытий, создавая надежное сцепление верхних слоев покрытия с окрашиваемой поверхностью. Кроме того, они защищают металл от коррозии, выделяют структуру древесины, закрывают поры материала, выравнивают и создают однородную поверхность перед окраской.

Шпатлевка - густая вязкая масса, состоящая из пигментов, наполнителей или их смеси в связующем веществе с введением добавок или без них, для выравнивания шероховатых, пористых и волнистых поверхностей перед их окраской. Содержание наполнителей и пигментов в шпатлевке в несколько раз превышает количество пленкообразующего.

Краски - однородные суспензии пигментов или их смеси с наполнителями в связующем веществе, образующие после высыхания однородную непрозрачную твердую окрашенную пленку. Основой воднодисперсионных красок являются синтетические латексы (иногда такие краски называют латексными), водные эмульсии алкидных смол и др. Могут также содержать эмульгаторы, диспергаторы, сиккативы, пеногасители и другие аддитивы (добавки).

Эмаль - суспензия высокодисперсного пигмента или смеси его с наполнителями в связующем, образующая после высыхания однородную непрозрачную твердую окрашенную пленку. В остальном эмаль похожа на краску.

Водоразбавляемые лакокрасочные материалы

Из всего обширного спектра лакокрасочных материалов особую нишу занимают водоразбавляемые ЛКМ.

Водоразбавляемые ЛКМ, в зависимости от состояния полимерного связующего, подразделяются на воднодисперсионные и водорастворимые.

Воднодисперсионные (водоэмульсионные) ЛКМ представляют собой суспензии пигментов и наполнителей в водных дисперсиях пленкообразующих веществ типа синтетических полимеров с добавкой эмульгаторов, диспергаторов и других вспомогательных веществ. ЛКМ этого типа присвоен начальный индекс "ВД" при обозначении марок, например: краска ВД-ВА-17 или краска ВД-КЧ-26.

По типу связующего (пленкообразующего) вещества воднодисперсионные краски подразделяются на:

> сополимеровинилацетатные (ВС) - на основе водных дисперсий сополимеров винилацетата с дибутилмалеинатом или этиленом;

> поливинилацетатные (ВА) - на основе поливинилацетатной дисперсии;

> бутадиен-стирольные (КЧ) - на основе латексов, представляющих собой сополимер бутадиена со стиролом;

> полиакриловые (АК) - на основе сополимерной акриловой дисперсии и др.

По назначению воднодисперсионные краски подразделяют на краски для наружных работ, краски для внутренних работ и краски целевого назначения. При обозначении марок для каждой из этих групп принята в качестве первой цифры соответственно 1, 2 и 5, например, краска ВД-ВА-17, ВД-КЧ-26, ВД-ВА-524.

Применение водоразбавляемых ЛКМ является одним из наиболее перспективных направлений в производстве лакокрасочных покрытий. Это обуславливается следующими преимуществами этих материалов:

> применение в качестве разбавителя воды взамен токсичных и огнеопасных растворителей дает значительную экономию, уменьшает пожароопасность при покраске, улучшает санитарногигиенические условия труда как при производстве, так и при применении ЛКМ;

> легкость нанесения (кистью, краскораспылителем, валиком) и быстрое высыхание покрытий;

> возможность получения покрытий на влажных поверхностях и при повышенной влажности воздуха;

> меньшая трудоемкость отмывки оборудования и инструмента от неотвержденной краски;

> высокая адгезия красок к таким пористым поверхностям, как штукатурка, бетон, кирпич и т.п., позволяющая перекрашивать их без специальной подготовки;

> низкая стоимость красок.

Вместе с тем водоразбавляемые ЛКМ не лишены недостатков, из которых следует отметить:

> слабую стабильность и неморозостойкость значительной части воднодисперсионных красок;

> более узкий температурный режим для отверждения;

> необходимость специальной подготовки металлической поверхности под окраску;

Из лакокрасочных материалов воднодисперсионного типа наилучшими являются краски на основе акриловых латексов. Они имеют по сравнению с поливинилацетатными, сополимеровинилацетатными и бутадиенстирольными красками существенные преимущества - они образуют покрытия, обладающие повышенной атмосферостойкостью, водостойкостью, высокой стойкостью к старению и действию щелочей. Применяются в строительстве для наружных и внутренних покрытий по пористым материалам (штукатурка и т.п.) и загрунтованным металлическим поверхностям, устойчивы к замораживанию до - 40°С и оттаиванию. Значительное применение, особенно для внутренних работ, получили ЛКМ на основе сополимеров стирола с бутадиеном. Однако эти краски не рекомендуются для помещений с повышенной влажностью.

Состав лакокрасочных материалов

Связующие (пленкообразующие) вещества -жидкие или доведенные до жидкого состояния твердые материалы (в основном синтетические полимеры и смолы), которые после высыхания связывают между собой частицы пигментов и наполнителей и образуют пленку, прочно сцепляющуюся с окрашиваемой поверхностью.

Пленкообразующие вещества ответственны за создание пленки, адгезию ее к поверхности окрашиваемого предмета, удерживание внутри слоя покрытия частиц пигмента и наполнителя. Помимо этого, хорошее пленкообразующее вещество обеспечивает покрытию водонепроницаемость, но в то же время позволяет ему "дышать", препятствует размножению микроорганизмов, не являясь ядовитым для человека, задерживает ультрафиолетовые лучи и т д.

Пигменты - сухие красящие вещества, неорганические или органические, природные или искусственные, диспергируемые в пленкообразующих веществах для придания краскам, эмалям, грунтовкам, шпатлевкам цвета и непрозрачности. Пигмент сообщает лакокрасочному покрытию определенные механические свойства, устойчивость к действию воды, света и атмосферных влияний. Наиболее широкое распространение в лакокрасочной промышленности получили неорганические пигменты, такие как диоксид титана, сурик железный, охра и др.

Органические пигменты применяют в меньшем объеме, к ним относятся пигмент алый, фталоцианиновый голубой и зеленый.

Наполнители - неорганические природные или синтетические вещества, применяемые для улучшения малярно-технических и эксплуатационных свойств покрытий и экономии пигментов. Природные неорганические наполнители получают путем измельчения, обогащения, термической обработки горных пород и минералов. Синтетические неорганические наполнители получают в результате химических реакций по специальной технологии. Наполнители - порошки с низкой красящей способностью, они придают материалам прочность, атмосферостойкость и др. свойства. Наполнителями служат мел, каолин, микромрамор, слюда, тальк, химически осажденный мел и др.

Растворители - летучие жидкости, применяемые для растворения пленкообразующих веществ, а также для разбавления лакокрасочных материалов до рабочей вязкости перед нанесением на окрашиваемую поверхность. К ним относятся вода, уайт-спирит, ацетон, ксилол, спирт, и др.

Аддитивы - компоненты, которые ускоряют такие процессы, как диспергирование пигментов, смачивание подложки, устранение поверхностных дефектов, отверждение и многие другие на стадиях изготовления, транспортирования, хранения красок и формирования покрытия. Аддитивы также называют "технологическими добавками", "функциональными добавками" и т.д. К аддитивам относят диспергаторы, эмульгаторы, сиккативы, пеногасители и др.

Лакокрасочные покрытия

Основное назначение лакокрасочных покрытий - защита поверхности и ее декоративная отделка.

Системой покрытия называют сочетание слоев последовательно нанесенных ЛКМ различного целевого назначения (покрывных, грунтовочных, промежуточных слоев). Свойства комплексных покрытий зависят как от качества ЛКМ, так и от их сочетаемости.

Путем соответствующей подготовки поверхности, выбора грунтовок, шпатлевок и покрывных ЛКМ можно варьировать эксплуатационные свойства покрытий и их долговечность. Сначала выбирается покрывной материал, пригодный для заданных условий эксплуатации, а затем выбирается грунтовка, имеющая хорошую адгезию к окрашиваемой поверхности и сочетающаяся с покрывным материалом для заданных условий эксплуатации.

В состав лакокрасочных материалов (лаков, грунтов, красок, эмалей, шпатлевок) входит целый ряд компонентов: пленкообразователи, пигменты, растворители, пластификаторы, наполнители, сиккативы, отвердители и др. Используя все или часть компонентов в соответствующих пропорциях, получают любые лакокрасочные материалы, которые образуют пленки (окончательный продукт) с необходимыми физическими и химическими свойствами.

Пленкообразователи - основа любого лакокрасочного материала. Они представляют собой природные или синтетические вещества, способные образовывать при их нанесении на поверхность металла (дерева) за сравнительно короткое время прочные пленки. По способу образования пленок пленкообразователи подразделяются на непревращаемые и превращаемые.

К н е п р е в р а щ а е м ы м (термопластичным, или обратимым) относятся такие вещества, которые образуют пленку в результате испарения растворителя или охлаждения расплавленного пленкообразующего вещества без изменения их химического состава. Полученные пленки способны растворяться и плавиться, обладают хорошей эластичностью, но сравнительно слабой адгезией (прилипаемостью). К этой группе пленкообразователей относятся природные смолы (канифоль, шеллак, битум), синтетические высокомолекулярные смолы (перхлорвиниловые) и синтетические низкомолекулярные смолы (идитол).

К п р е в р а щ а е м ы м (термореактивным, или необратимым) относятся такие вещества, которые образуют пленку в результате химической реакции (полимеризации), при которой линейные молекулы путем «сшивания» между собой превращаются в трехмерные. Пленка - полимер сетчатой (пространственной) структуры с новыми физическими и химическими свойствами. Она не плавится и не растворяется, обладает высокой адгезией, механической прочностью, водостойкостью, но недостаточной эластичностью. К этой группе пленкообразователей относятся растительные масла (льняное, конопляное, тунговое) и синтетические низкомолекулярные смолы (бакелитовые, полиуретановые).

В качестве пленкообразователей используются: растительные масла, природные и синтетические смолы.

Р а с т и т е л ь н ы е м а с л а получаются из семян или орехов растений и представляют собой сложные эфиры органических кислот и спиртов. По способности к высыханию различают масла: высыхающие (тунговое, конопляное, льняное), полувысыхающие (подсолнечное, кукурузное) и невысыхающие (оливковое, касторовое). Для превращения невысыхающих масел в высыхающие и ускорения процесса образования пленок все растительные масла подвергают термической обработке (дегидратация, полимеризация, оксидация). Обработанные таким образом масла превращаются в олифы (натуральная Г О С Т 7931-56, оксоль О С Т Н К Т П 7474/581, касторовая ОСТ НКПП 538, глифталевая и др.). Лучшей считается натуральная олифа (льняная или конопляная), на которой готовятся масляные краски и лаки. Остальные олифы в своем составе содержат от 14 до 50% различных растворителей.

Наиболее простой способ получения натуральной олифы в корабельных условиях: налить в железный котел льняного или конопляного масла; помешивая, нагреть до 160-170° С; в кипящее масло всыпать сиккатив (пиролюзит или глет), после чего нагреть эту массу до температуры 240-280° С; сваренную олифу охладить, дать ей отстояться и профильтровать.

П р и р о д н ы е с м о л ы - продукты жизнедеятельности растений (канифоль ГОСТ 797-64), насекомых (шеллак импортный) и ископаемые смолы (янтарь ТУ 617-53, битум, асфальт и др.), которые используются для получения лакокрасочных материалов (каменноугольный лак Г О СТ 1709-60, шеллачный лак ГОСТ 7573-55, краска ЯН-7А СТУ 44-31-62, масляные и другие лаки), а также применяются как модифицирующие добавки к другим пленкообразующим веществам для придания требуемых свойств их пленкам (канифоль повышает адгезию, янтарь и битум - водостойкость и т.д.).

С и н т е т и ч е с к и е с м о л ы в настоящее время являются одним из основных пленкообразователей, на основе которых готовится большое количество различных лакокрасочных материалов. Синтетические смолы - высокомолекулярные соединения (полимеры или сополимеры), полученные путем полимеризации (перхлорвиниловые, акриловые) или поликонденсации (глифталевые, пентафталевые, фенольно-формальдегидные, эпоксидные). Полимеризованные смолы в основном образуют пленку в процессе улетучивания растворителя; поликонденсационные в большинстве случаев образуют превращаемые (необратимые) пленки.

Растворители . Для доведения пленкообразователя до нужной консистенции используются различные растворители - летучие органические жидкости, способные полностью растворять масла, смолы и улетучиваться из них в процессе образования пленки. Не все растворители одинаково растворяют те или иные пленкообразователи. Поэтому для доведения лакокрасочных материалов, поступающих на корабль, до рабочей консистенции следует применять строго определенные растворители (табл. 9.1) или их смеси (табл. 9.2) в необходимых количествах (согласно действующим инструкциям), но не превышая 8-15% веса краски. Лакокрасочные материалы (кроме масляных красок на натуральной олифе) содержат большое количество (до 80% и более) различных растворителей (табл. 9.3), что требует особых мер предосторожности, так как все растворители в той или иной степени являются токсичными, огне- и взрывоопасными.

Т а б л и ц а 9.1

Т а б л и ц а 9.2

Т а б л и ц а 9.3

Пластификаторы (мягчители) - малолетучие растворители (органические или синтетические) или невысыхающие растительные масла и синтетические смолы (глифталевые, пентафталевые), вводимые в лакокрасочные материалы для придания их пленкам эластичности. Пластификаторы в процессе образования пленки не улетучиваются и как бы «смазывают» макромолекулы, уменьшая силы их сцепления (табл. 9.4).

Т а б л и ц а 9.4

Пластификаторы придают пленкам также морозостойкость, стойкость к свету, кислотам, щелочам и другие свойства. В лакокрасочных материалах содержится до 20-50% и более различных пластификаторов.

Сиккативы - вещества, выполняющие роль катализаторов окисной полимеризации, которые при введении в лакокрасочные материалы ускоряют процесс высыхания (образования) пленки. К ним относятся соединения, содержащие: кобальт, марганец, свинец, кальций, цинк. Разновидности и способы получения сиккативов указаны в табл. 9.5. На кораблях используются жидкие сиккативы: свинцово-марганцевый № 63 - светлый и № 64 - темный (ГОСТ 1003-41), № 7640 (ТУ М Х П 2106-49), экстракты № 1 (ТУ М Х П 934-41) и № 2 (ТУ М Х П 935-41). Общее количество сиккативов, вводимых в готовые лакокрасочные материалы, не должно превышать 3-5%. Излишнее его количество ускоряет процесс старения пленки.

Т а б л и ц а 9.5

Отвердители - вещества, которые при введении в пленкообразователь вступают с ним в реакцию, образуя твердую пленку, или выполняют роль катализатора (табл. 9.6). Эти вещества быстрого действия. Срок «жизни» краски после введения отвердителя очень ограничен, поэтому они вводятся в состав лакокрасочных материалов непосредственно перед употреблением.

Т а б л и ц а 9.6

Пигменты (сухие краски) - тонкоизмельченные окрашенные порошки минералов (природные и искусственные), представляющие собой смеси окислов металлов, комплексных солей с примесями различных глин. Пигменты практически нерастворимы в воде, растворителях, пленкообразователях и являются второй (после пленкообразователей) составной частью лакокрасочных материалов. Пигменты придают лакокрасочным пленкам определенный цвет, укрывистость (кроющую способность) и, кроме того, играют большую роль в улучшении физических и химических свойств лакокрасочных пленок: уменьшают капиллярно-пористую структуру пленки и делают ее водо- и газонепроницаемой; увеличивают механическую прочность пленки, выполняют роль армирующего состава; ускоряют процесс отвердевания пленки, выполняя роль сиккативов (свинцовый сурик, свинцовые и цинковые белила и др.); замедляют процесс старения пленки, отражая ультрафиолетовые лучи. Особенно ценна в этом отношении алюминиевая пудра.

Для приготовления лакокрасочных материалов используются следующие наиболее употребимые пигменты (сухие и густотертые).

Б е л ы е п и г м е н т ы. Белила свинцовые густотертые марок 00 и 0 по ОСТ Н К Т П 8190/1187; степень перетира - не более 22 мк; уд. вес 6,7-6,86 г/см3. Белила цинковые сухие марок М-1, М-2, П-1, П-2 по Г О С Т 202-62 и густотертые марки М-00 по ГОСТ 482-41; степень перетира-не более 10 мк; уд. вес 5,5-5,65 г/см3.

К р а с н ы е п и г м е н т ы. Киноварь искусственная густотертая обыкновенная (светлая и темная) и для специальных работ по ОСТ 10934-40; степень перетира - не более 25-30 мк. Мумия естественная сухая (светлая и темная) по ОСТ Н К Т П 3707 и густотертая (светлая и темная) по ГОСТ 8866-58; степень перетира - не более 30 мк; уд. вес 2,5 г/см3. Сурик свинцовый сухой марок 3 и 4 по Г О С Т 1787-50; степень перетира - не более 25 мк; уд. вес 8,6-9,07 г/см3. Сурик железный сухой марки А по Г О С Т 8135-62 и густотертый по ГОСТ 8866-58; степень перетира - не более 35 мк; уд. вес 3,5-5,2 г/см3. Марс сухой по ТУ М Х П 1087-44; степень измельчения - полное просеивание через сито с 1600 отв./см2.

Ж е л т ы е п и г м е н т ы. Крон свинцовый сухой марок 000 и 00 (желтый, лимонный и оранжевый) по Г О С Т 478-62; степень перетира - не более 25 мк; уд. вес. 6,12 г/см3. Крон цинковый сухой сортов С № 0 и X № 0 по О С Т 10937-40; степень перетира - не более 30 мк; уд. вес 3,46 г/см3. Охра сухая марки Б по Г О С Т 8019-56 и густотертая по ГОСТ 8866-58; степень перетира - не более 35 мк.

З е л е н ы е п и г м е н т ы. Зелень цинковая сухая «цельная» и № 1 по ОСТ 10938-40, густотертая № 1 (светлая и темная) по ОСТ 10939-40; степень перетира - не более 25 мк. Зелень свинцовая сухая «цельная» и № 1 по О С Т 13966-40, густотертая специальная (светлая и темная) по ОСТ 10941-40; степень перетира - не более 25 мк; уд. вес 3,3-5,1 г/см3. С и н и е п и г м е н т ы. Лазурь малярная сухая «цельная» по О С Т 10474-39; степень перетира - не более 30 мк; уд. вес 1,81-1,90 г/см3. Ультрамарин сухой марок УМ-1, У М - 2 и УМ-3 по ОСТ Н К Т П 3160; степень перетира - не более 30 мк; уд. вес 2,34 г/см3.

Ч е р н ы е п и г м е н т ы. Сажа ламповая по ГОСТ 7885-63. Сажа газовая канальная по ГОСТ 7848-55. Краска черная масляная густотертая по ГОСТ 6586-66; степень перетира - не более 30 мк.

С е р ы е п и г м е н т ы. Алюминиевая пудра сухая марок ПАК-3, ПАК-4 по ГОСТ 5494-50; степень измельчения - остаток на сите с сеткой № 0075 не более 1% для ПАК-3 и без остатка для ПАК-4.

Наполнители - белые или слегка окрашенные порошки дешевых природных минералов (тяжелый шпат, тальк, гипс, каолин, мел и др.), обладающие по сравнению с пигментами малой укрывистостью, но имеющие очень хорошую свето- и атмосферостойкость, благодаря чему они вводятся в лакокрасочные материалы для улучшения свето- и атмосферостойкости пленок, а также для удешевления лакокрасочных материалов. Такие наполнители, как асбест, графит, цемент, древесная мука, металлические опилки, порошки и т. п., используются как армирующие составы для приготовления эпоксидных клеев. Наполнители придают клею определенный цвет, снижают усадку, улучшают теплопроводность, повышают прочность, а также способствуют превращению жидкой эпоксидной смолы в необратимое твердое вещество.

Пассиваторы - вещества, которые при нанесении на поверхность металла вступают с ним в реакцию и образуют из различных комплексных соединений тонкую пленку, защищающую металл от дальнейшей коррозии, т. е. делают поверхность пассивной. К ним относятся: фосфорная, ортофосфорная и другие кислоты, танин, суперфосфат, сода, препарат «мажеф» и т. д. Пассиваторы не только защищают металл от коррозии, но и исключают необходимость повторной очистки его поверхности перед окраской и значительно повышают сцепление (адгезию) лакокрасочного покрытия с поверхностью. Ряд пассиваторов входит основной частью в лакокрасочные материалы: фосфорная кислота - в фосфатирующие грунты (ВЛ-02, ВЛ-08 и др.); танин, ортофосфорная кислота - в новый грунт типа КРТ.

Пассиваторы широко применяются для предохранения очищенной поверхности от коррозии до нанесения на нее лакокрасочных материалов. Для этих целей могут использоваться 10% раствор препарата «мажеф» (ГОСТ 6193-52), 15-30% раствор фосфорной кислоты, водная вытяжка суперфосфата и др. Для приготовления водной вытяжки в корабельных условиях суперфосфат растворяют в воде в соотношении 1: 2 с последующим кипячением в течение 3-4 ч. Такой раствор не только пассивирует поверхность металла, но и обезжиривает ее, что исключает применение для этих целей наиболее опасного уайт-спирита или других органических растворителей.

Ингибиторы коррозии - вещества, способные замедлить или совсем прекратить коррозию (латинское слово «inhibire» означает тормозить). Иногда их называют отрицательными катализаторами. Механизм действия ингибиторов состоит в том, что их частицы, будучи во взвешенном состоянии в агрессивной среде и свободно перемещаясь в ней, образуют во взаимодействии с поверхностью металла защитные пленки (физическая, химическая адсорбция, коллоидные пленки, уплотнение окисных пленок и др.), которые и защищают металл от действия агрессивной среды (кислот, щелочей, воды и т. п.). Ингибиторы коррозии бывают для кислотной, нейтральной и других сред.

Ингибиторы кислотной среды - формалин, препараты «уникод», БА-б, «катапин» и др. При введении «катапика» с добавкой йодистого калия в кислоты (соляная, серная, фосфорная) скорость растворения в них металла (емкость) уменьшается до 7000 раз. Формалином ингибируют соляную кислоту, используемую для очистки металла от ржавчины и окалины (табл. 9.24).

Ингибиторы нейтральной (водной) среды - нитрит натрия, хромат циклогексил аммония, бензоат натрия и другие присадки. Эти ингибиторы используются при производстве красок (водоэмульсионных типа ВА), а также ингибированных консервирующих смазок (К-17, К-19)- Ингибитор, состоящий из смеси 1,5% бензоата натрия и 0,1% нитрита натрия (по отношению к рабочей среде), хорошо защищает металл от коррозии в водной среде замкнутых систем типа автомобильных радиаторов при температуре от -25 до +100° С.

Лакокрасочные материалы используют для приготовления красочных составов, которые в вязко-жидком состоянии наносят тонкими слоями (60…500 мкм) на поверхность отделываемой конструкции (бетон, дерево, металл). В результате отвердевания красочных составов образуется твердая цветная пленка, которая прочно сцепляется с отделываемой поверхностью (основанием) и называется лакокрасочным или малярным покрытием.

Такие покрытия дают возможность защитить материал конструкций от вредного воздействия окружающей среды и, следовательно, повысить их долговечность; получить архитектурно-художественный эффект; улучшить санитарно-гигиенические условия в помещениях. Некоторые лакокрасочные покрытия имеют специальное назначение (например, антисептические и огнезащитные краски для дерева). Чаще всего лакокрасочные покрытия служат одновременно для нескольких целей.

Лакокрасочные покрытия обычно состоят из грунтовочного, подмазочного, шпаклевочного и окрасочного слоев, каждый из которых имеет свое особое назначение. Основным назначением грунтовочного слоя является улучшение сцепления последующих слоев с основанием. Подмазочные слои служат для заполнения сравнительно крупных углублений на поверхности основания. Шпаклевочный слой предназначен для выравнивания поверхности. Один или несколько окрасочных слоев создают тонкую пленку заданного цвета. В зависимости от характера основания и назначения окраски некоторых слоев может и не быть, но всегда есть красочный слой (слои).

Основными компонентами лакокрасочных составов являются пигменты и связующие вещества, кроме них в лакокрасочные составы могут входить наполнители, растворители и разбавители.

Краски — это более общее, неточное название цветных веществ (пигментов, красителей). В виде красок выступают суспензии из пигментов в плёнкообразующих веществах и применяются в качестве защитных и декоративных покрытий, а также изобразительном искусстве. Они содержат наполнители, растворители, пластификаторы,отвердители.

Самое первое красящее вещество, которое было применено как краситель - сажа. Мел и охры стали известны около 30 тыс. лет назад. Примерно б тыс. лет назад художники начали применять в качестве пигментов малахит, лазурит и киноварь. В V в. до н. э. к ним добавились также свинцовые белила, сурик, глёт. Первоначально рисунки создавались только с помощью пигментов - мелко истолчённых твёрдых окрашенных веществ. Позднее в их состав стали вводить связующие вещества (кровь животных, яичный желток) - так получили краски. До наших дней дошли изображения, возраст которых исчисляется сотнями, а то и тысячами лет - и всё это благодаря долговечности минеральных красок. Обширную группу природных пигментов составляют охры (от греч. «охрос» - «бледный», «желтоватый»).

Химический состав краски включает гидратированные (включающих в химическом составе воду) оксиды железа (Fe2O3 Н2O; Fe2O3 3Н2О). При прокаливании охра теряет кристаллизационную воду, и пигмент превращается в красящее вещество красного оттенка. В наше время охры используются в производстве резины, цемента, бумаги, пластмассы, однако их постепенно вытесняют синтетические жёлтые железооксидные пигменты.

Если в состав краски входят минералы, содержащие оксиды марганца, то получаемое красящее вещество имеет коричневый цвет (вспомните, когда долго постоит марганцовка, то постепенно раствор становится коричневатым из-за наличия оксида марганца MnO2). Такие пигменты называются умброй. Пигмент тёмно-красного цвета - железный сурик - это оксид железа (III) с примесями силиката алюминия и кварца. Сурик - пигмент универсальный, устойчивый к свету, поэтому он широко используется для окраски деревянных и металлических предметов, а также цемента.

В древние времена природный минерал синего цвета лазурит (или ляпис-лазурь) Na3Ca3S ценился дороже золота. Краска из этого истолчённого в мелкий порошок камня называлась ультрамарином. Позднее сплавлением каолина с карбонатом натрия и серой (или сульфатом натрия и углём) стали получать искусственный ультрамарин. Химический состав краски «ультрамарин»: Na8Al6Si6O24S.

Другая известная минеральная краска синтетического происхождения - «прусская лазурь» K, впервые полученная в 1704 г.

В качестве зелёного пигмента долго использовалась так называемая богемская земля - минерал авгит (Ca, Na) (Mg, Fe2+, Fe3+, Al, Ti) [(Si, Al)2O6]. Затем стали готовить краски на основе оксида хрома(Ш) и его гидрата. С открытием в 30-х гг. XX в. фталоцианинов хромовые красители были почти вытеснены ими. Белые пигменты составляют более 60 % всех современных красящих веществ. Их применяют для изготовления лакокрасочных материалов не только белого, но и других цветов, а также в производстве пластмасс, бумаги, строительных материалов, керамики и др.

В древности широко применялись свинцовые белила - основной карбонат свинца 2PbСО3 Pb(ОН)2. На протяжении многих веков люди ничего не знали о токсичности свинца, поэтому свинцовые белила входили в состав даже некоторых косметических средств. Сейчас свинцовые белила практически полностью заменены диоксидом титана, цинковыми белилами (оксидом цинка), литопоном (смесью сульфида цинка и сульфата бария). В художественных красках могут использоваться также пигменты, не имеющие широкого распространения из-за высокой стоимости (кобальтовые краски) либо из-за токсичности (например, сульфиды кадмия и ртути). При смешивании пигментов с растительными клеями (пшеничным крахмалом, декстрином и др.) получают акварели (от лат. aqua - «вода») - краски, разводимые водой. Если в пигментно-клеевую смесь добавить белила, красочный слой будет более плотным. Такие краски называются гуашью (от ит. guazzo - «водяная краска»).

На основе растительных масел или синтетических смол готовят масляные краски. Помимо минеральных красок в древности широко применялись краски растительного и животного происхождения. Они обладают большим количеством оттенков, но гораздо менее долговечны. В качестве красителей издавна использовались сок крушины, шафрана, черники, резеды, вытяжки из коры дуба, ольхи .

Любимую краску древнеримской знати - пурпур добывали из желёз средиземноморского моллюска иглянки. Улиток измельчали и полученным соком пропитывали ткань. На воздухе этот сок приобретал пурпурный цвет. Правда, одежды из ткани такого цвета были доступны лишь патрициям: для получения 1 г красителя требовалось переработать более 8 тыс. моллюсков. Высоко ценили также карминовый краситель (кошениль) извлекаемый из червеца карминоносного. 200 тыс. жучков давали всего лишь 1 г красящего вещества. Из Индии в Европу попал другой краситель — индиго. Первоначально его получали из листьев индигоферы. Из 100 кг листьев выходило 3 кг индиго.

В середине XIX удалось синтезировать «анилиновый красный», или фуксин (от названия красных цветков фуксии). При нагревании в запаянной трубке анилина C6H5NH2 с дихлорэтаном СН2Cl-СН2Сl получилось вещество красного цвета, окрашивающее шелк и шерсть.

Тогда же было получено красновато-фиолетовое вещество, позднее названное мовеином (от фр. mauve - «мальва») за сходство с окраской цветов мальвы. Промышленное производство мовеина стало началом развития анилинокрасочной промышленности.

После открытия английским химиком Петером Гриссом в 1857 г. реакции диазотирования началось производство азокрасителей - самого многочисленного класса органических красителей. Грисс обнаружил, что при обработке ароматических аминов азотистой кислотой образуется неустойчивая диазониевая соль, а в результате её взаимодействия с некоторыми соединениями (фенолами, ароматическими аминами) появляются окрашенные продукты: однако, несмотря на впечатляющие успехи промышленного синтеза красителей, индиго всё ещё получали традиционным способом - из растительного сырья.

В 1866 г. к изучению «короля красителей» приступил Адольф Байер. Ему удалось установить молекулярное строение этого вещества и в 80-х гг. наладить его лабораторный синтез. И лишь в конце 90-х гг. XIX в. было начато промышленное производство индиго.

К началу XX в. было получено более 1200 синтетических органических красителей. К сожалению, их производство и в наши дни остаётся одним из самых загрязняющих окружающую среду, поэтому сейчас исследовательские работы в этой области направлены не на поиск новых красящих веществ, а на усовершенствование уже известных технологий.

Состав современных красок сложный. Помимо красящего пигмента и плёнкообразующего вещества в состав краски могут входить растворители, разбавители, сиккативы (вещества, ускоряющие высыхание лакокрасочных материалов) и другие вспомогательные компоненты. В зависимости от типа плёнкообразующего вещества краски делятся не следующие: масляные краски, эмалевые краски, эмульсионные краски и порошковые краски.

Лакокрасочные материалы (ЛКМ) — составы (преимущественно жидкие или пастообразные), которые после нанесения тонким слоем на твердую подложку высыхают с образованием твердой пленки — лакокрасочного покрытия. Основными лакокрасочными товарами являются олифы, лаки и красочные составы (краски).

Исходными материалами для приготовления олиф, лаков и красок служат растительные масла, синтетические и естественные смолы, сиккативы, растворители и разбавители (разжижители), пластификаторы и пигменты. Некоторые из этих материалов (сиккативы, растворители и разбавители, частично и пигменты) наряду с олифами, лаками и красками также поступают в продажу и служат в основном для корректировки состава и свойств уже готовых лакокрасочных товаров.

Лакокрасочное покрытие — покрытие, которое образуется в результате плёнкообразования (высыхания) лакокрасочных материалов, нанесённых на поверхность изделий. Основное назначение лакокрасочных покрытий — защита материалов от разрушения (например, металлов — от коррозии, дерева — от гниения) и декоративная отделка изделий. Существуют также лакокрасочные покрытия специального назначения — электроизоляционные, флуоресцентные, термоиндикаторные, термостойкие, бензо- и маслостойкие и др.

Свойства лакокрасочного покрытия определяются составом лакокрасочных материалов (типом плёнкообразующих веществ, пигментов и др.), а также структурой покрытий, которые в большинстве случаев состоят из нескольких слоев. Важнейшие требования к лакокрасочным покрытиям — прочное сцепление (адгезия) отдельных слоев друг с другом, а нижнего слоя — также и с подложкой, твёрдость, прочность при изгибе и ударе, влагонепроницаемость, атмосферостойкость, комплекс декоративных свойств (прозрачность или укрывистость, цвет, степень блеска, узор и др.).

При нанесении лакокрасочного покрытия на поверхность большое значение имеет его вязкость. Условную вязкость определяют вискозиметром. Условной вязкостью лакокрасочных материалов называют время непрерывного истечения в секундах определенного объема материала через калиброванное сопло.

Важнейшим технологическим показателем является укрывистость лакокрасочного материала, характеризующая расход лакокрасочного материала на 1 м2 окрашиваемой поверхности. Значение этого показателя определяет равномерность нанесения слоя лакокрасочного материала, что обуславливает его экономическую эффективность.

Укрывистость зависит от оптических свойств пигмента, его дисперсности и объемной концентрации в связующем, а также степени дисперсности лакокрасочного материала. Существенное влияние на укрывистость оказывают также химический состав и цвет пленкообразующего, физико-химические свойства связующего, тип растворителя и др. Однако главным образом укрывистость обусловлена оптическими явлениями, протекающими в пленке.

Покрытие, образующееся после высыхания краски, выполняет защитно-декоративные функции. Проще говоря, оно должно скрыть под собой поверхность основания (укрывистость), защитить ее от возможных механических воздействий (стойкость) и обеспечить необходимый уровень визуального комфорта (декоративность). Именно эти свойства и определяют пригодность краски для эксплуатации в тех или иных условиях.

Укрывистость — одна из важнейших характеристик материала, позволяющая объективно сравнивать потребительские свойства разных красок. Продукция большинства западноевропейских фирм соответствует международному стандарту ISO 6504/1, согласно которому под укрывистостью подразумевается площадь, которую можно покрыть одним литром краски (м2/л). При этом краска должна на 98% укрывать подложку, окрашенную черными и белыми полосами или квадратами. Чем руководствуются производители из третьих стран, определяя укрывистость своей продукции, в точности неизвестно.

Нередко на упаковке с краской указывается не укрывистость, а расход (м2/п, м2/кг или даже г/м;). Этот параметр является существенно менее определенным, поскольку сильно варьируется в зависимости от свойств поверхности, на которую наносится краска. По этой причине относиться к цифрам, приведенным на упаковке, следует с известной осторожностью. Например, одна и та же краска, имеющая укрывистость 10-13 м2/л (ISO 6504/1) может обеспечивать расход по ранее окрашенной поверхности 10-12 м2/п, по зашпаклеванной поверхности 7-9 м2/л, а по оштукатуренной поверхности 3-5 м2/л. Технология нанесения, применяемый малярный инструмент и квалификация исполнителя также влияют на расход краски.

Под стойкостью подразумевается стойкость к мытью, водостойкость (что не одно и то же), стойкость к истиранию, устойчивость к воздействию химических реагентов и способность противостоять образованию плесени.

Этот показатель является определяющим при выборе краски для конкретных условий эксплуатации. Материал, предназначенный для окрашивания потолков в спальнях и гостиных, допускает, как правило, только легкое мытье и может быть использован для отделки стен лишь в малопосещаемых, сухих помещениях. Стены в гостиных и спальнях должны окрашиваться красками с повышенной стойкостью к мытью, выдерживающими не менее 2 тыс. проходов щеткой, а в помещениях, внутренние поверхности которых подвергаются достаточно интенсивному воздействию (кухни, туалеты, лестничные клетки и т.п.) желательно применять материалы, допускающие не мене 5 тыс. проходов.

Химическая стойкость к действию щелочей и кислот. Ряд пигментов изменяет свой цвет или обесцвечивается при соприкосновении с щелочными растворами. Например, малярная лазурь в щелочной среде обесцвечивается, свинцовый железный крон краснеет. Подобные пигменты не применяют для изготовления красочных составов, наносимых на поверхность свежею бетона или цементно-известковой штукатурки. Щелочестойкими являются почти все природные пигменты (охры, мумия, умбра, перекись марганца), а также многие искусственные пигменты (титановые белила, оксид хрома, органические пигменты: алый и оранжевый). Для изготовления специальных кислотостойких красок применяют только кислотостойкие пигменты (графит, титановые белила, оксид хрома). Пигменты, содержащие соединения свинца (свинцовые белила, свинцовые крон и сурик), токсичны и при их применении необходимо соблюдать установленные правила охраны труда.

Механические свойства покрытий во многом определяют уровень защитных свойств, а также в значительной степени влияют на декоративные функции покрытий в течение срока их эксплуатации. К механическим свойствам покрытий относятся твердость, гибкость, прочность на удар, адгезия.

Твердость – сопротивление, оказываемое покрытием при проникновении в него другого тела. Твердость пленки – одно из важнейших механических свойств лакокрасочного покрытия характеризующее частично степень высыхания, а в основном прочность поверхности.

Изгиб покрытия косвенно характеризуется его эластичность, т.е. свойство, обратное хрупкости. Сущность метода заключается в определении минимального диаметра стержня, при изгибании, на котором окрашенной металлической пластинки не происходит разрушения лакокрасочного покрытия.

Адгезия – способность лакокрасочных покрытий к прилипанию или прочному сцеплению с окрашиваемой поверхностью. От величины адгезии зависят механические и защитные свойства покрытий. Для определения адгезии существует три стандартных метода (решетчатый надрез, метод отслаивания (отрыва), метод решетчатых надрезов с обратным ударом).

Водостойкость – способность лакокрасочного покрытия выдерживать без изменения воздействия пресной или морской воды.

Морозостойкость – способность лакокрасочного материала сохранять свои физико-механические свойства после нескольких циклов замораживания-оттаивания.

Термостойкость – предельно допустимая температура, при которой покрытие сохраняет способность выполнять свои функции в течение определенного времени. Эмали ПФ-115 защищают поверхность от периодического воздействия температур до 60-800С.

Атмосферостойкость — способность лакокрасочного покрытия сохранять в течение продолжительного времени свои защитные и декоративные свойства в атмосферных условиях. Количественно атмосферостойкость выражают сроком службы лакокрасочного покрытия (в годах, месяцах), определяемых степенью потери его защитных и декоративных свойств под влиянием разрушений, вызванных атмосферным воздействием. Срок службы зависит от климатических и специфических условий местности. К видам разрушений, связанным с потерей декоративных свойств лакокрасочных покрытий относятся: потеря блеска, изменение цвета, белесоватость и грязеудержание.

Важно отдавать себе отчет, что все ускоренные испытания (на атмосферостойкость, на коррозионную стойкость, на долговечность Пк) не могут в полной мере отражать все процессы, которые будут происходить в естественных условиях. Они содержат ограниченное число стандартных факторов влияния, которых в естественных условиях может быть гораздо больше.

Метод окрашивания и условия нанесения лакокрасочных материалов существенно влияет на долговечность покрытий. Сроки службы покрытий в зависимости от метода окрашивания могут различаться на 15-25%, что объясняется разной структурой сформированных покрытий (лучше при электростатическом, воздушном, безвоздушном распылении; хуже при окунании, струйном обливе).

Условия нанесения (влажность, температура окружающего воздуха) также влияет на качество и долговечность покрытий. При несоблюдении температурно-влажностных параметров на поверхности сформированного покрытия появляются различные дефекты (шагрень, проколы), которые приводят не только к ухудшению внешнего вида, но значительно снижает долговечность покрытия.

Режим отверждения покрытий влияет на его защитные и физико-механические свойства. Покрытия, сформированные в результате горячего отверждения, более устойчивы к воздействию климатических факторов и агрессивных сред. Это объясняется тем, что формирование при повышенных температурах обеспечивает образование покрытий более плотной структуры. Физико-механические свойства неоднозначно зависят от температуры отверждения лакокрасочных материалов. Часто при горячем отверждении наблюдается охрупчивание покрытий, что приводит к снижению их прочностных свойств.

Толщина лакокрасочных покрытий для обеспечения противокоррозионной защиты должна быть достаточно большой, так как она влияет на скорость проникновения агрессивных агентов к поверхности металла. Поэтому при эксплуатации покрытий в условиях с различными параметрами агрессивности его толщина устанавливается в соответствии со степенью агрессивности среды. Так рекомендуемая толщина покрытий для сельской атмосферы составляет 120 мкм, промышленной – 150 мкм, морской – 200 мкм, химической – 300 мкм.

Вместе с тем существует мнение, что не всегда увеличение толщины покрытия может привести к повышению его противокоррозионных свойств. При значительной толщине в покрытии могут возникать внутренние напряжения, приводящие к его растрескиванию. Толщина покрытия должна гарантировать отсутствие капиллярной проницаемости, т.е. быть несколько больше критической толщины. Для различных условий эксплуатации повышение толщины покрытия больше критической колеблется в 1,5-5 раз. В идеальном случае этот коэффициент подбирается опытным путем.

Таким образом, высокую долговечность и хорошие физико-механические свойства лакокрасочных покрытий можно обеспечить при выборе оптимальных стадий технологических операций их получения с учетом правильного выбора лакокрасочного материала и т.д.

Технологический процесс нанесения лакокрасочных материалов

Технологические процессы получения лакокрасочных покрытий разнообразны. Это связано с функциональным назначением окрашиваемого изделия, условиями его эксплуатации, характером окрашиваемой поверхности, применяемыми методами окрашивания и формирования покрытий.

Процесс получения лакокрасочного покрытия заключается в осуществлении следующих обязательных стадий:

Подготовка поверхности перед окрашиванием

Нанесение лакокрасочного материала

Отверждение лакокрасочного материала

Каждая из этих стадий влияет на качество получаемого покрытия и его долговечность. Рассмотрим влияние указанных факторов на долговечность покрытий в отдельности.

Подготовка поверхности перед окрашиванием играет существенную роль в обеспечении долговечности. Многолетний опыт применения лакокрасочных покрытий в различных отраслях промышленности показывают, что их долговечность приблизительно на 80 % определяется качеством подготовки поверхности перед окрашиванием. Некачественная подготовка поверхности металла перед окрашиванием вызывает ряд нежелательных последствий, приводящих к ухудшению защитных свойств покрытий:

— ухудшение адгезии покрытия к подложке

— развитие под покрытием коррозионных процессов

— растрескивание и расслоение покрытий

— ухудшение декоративных свойств

Между долговечностью покрытий и степенью очистки поверхности существует четко проявляющаяся зависимость.

В случае механических способов подготовки поверхности ориентировочные коэффициенты повышения сроков службы систем покрытий в зависимости от подготовки поверхности могут быть представлены следующим образом:

• окрашивание по неподготовленной поверхности – 1,0;
• очистка ручным способом – 2,0-1,5;
• абразивная очистка – 3,5-4,0.

Технологический процесс получения лакокрасочного покрытия включает операции подготовки поверхности, нанесения отдельных слоев, сушку лакокрасочных покрытий и их отделку.

Общий метод получения смол заключается во взаимодействии многоосновных органических кислот с многоатомными спиртами при высокой температуре.

Синтез лаков производится азеотропным методом, обеспечивающим высокое качество продукции при минимальных потерях сырья и минимальном количестве отходов и загрязнений, образующихся в процессе синтеза.

Объём производства установок регламентируется объемом базового аппарата синтеза от 3,2 до 32 м3.

Наиболее часто применяемая установка с объёмом реактора 6,3м3 позволяет получать около 3000 тонн 50% лака в год при 300 рабочих днях.

Состав установки:

Реактор синтеза 3,2 м3; 5,0 м3; 6,3 м3; 9,4 м3; 12 м3; 16 м3; 25 м3; 32м3.

Рабочая температура t°С — до 350. Приводная система обеспечивает эффективный съём тепла со стенок сосуда, что даёт возможность избегать пригорания продукта. Рубашка специальной конструкции для интенсивного теплообмена.

Азеотропная система позволяет эффективно отводить реакционную воду из процесса (в состав входят каплеотбойники, теплообменники).

Очистка выбросов производится методом низкотемпературной конденсации в «экологическом теплообменнике».

Система нагрева — применяется жидкостной высокотемпературный органический теплоноситель (ВОТ) Термолан, Терминол 66, Паратерм, масло Shell, и пр. для нагрева аппарата в процессе проведения синтеза до t°С — 350. Обеспечивает мягкий нагрев.

Комплектуется электронагревателями, запорной арматурой, высокотемпературными насосами, буферными ёмкостями, аварийными ёмкостями, смотровыми фонарями и т.п.

Система деаэрации теплоносителя – производит отвод абгазов из системы нагрева аппарата синтеза и нагревателя, и позволяет значительно увеличить срок службы теплоносителя, предотвращает опасность образования эмульсии, защищает насос от кавитации.

Аппарат усреднитель (смеситель) – адаптирует смолу к необходимому уровню концентрации. Имеет двойной объём реактора синтеза.

Цветность получаемого пентафталевого лака до 10 единиц по йодометрической шкале.

Ориентировочные энергетические затраты на получение 1 тонны лака ПФ-060:

1. вода оборот, м3 — 90

2. вода хозпитьевая, м3 — 0,7

3. азот, нм3 — 12

4. вода обессоленная, м3 — 0,02

5. воздух технологический, нм3 – 12

К лакокрасочным материалам относятся:

1) грунтовки и шпаклевки для подготовки поверхности к окраске; нанося их, получают однородные и ровные поверхности;

2) красочные составы (краски), применяемые в вязко-жидком или пастообразном виде, образующие покрытия нужного цвета;

3) связующие вещества и пигменты, из которых изготовляют красочные составы;

4) лаки, создающие пленку, отличающуюся блеском;

5) растворители и разжижители лаков и красок;

6) пластификаторы, отвердители полимерных красок и другие специальные добавки.

Пигменты представляют собой тонкие цветные порошки, нерастворимые в связующем веществе и растворителе. От них зависит не только цвет, но и долговечность лакокрасочного покрытия. Подобно заполнителю в строительных растворах и бетонах, пигмент уменьшает усадочные деформации пленки при ее твердении («высыхании») и при колебаниях влажности окружающей среды. Искусственные пигменты с большой красящей способностью разбавляют белым тонкодисперсным наполнителем, что удешевляет красочный состав.

Свойства водоразбавляемых ЛКМ зависят от того, какие полимеры использовались в качестве связующего. Например, пленкообразователи на основе чистого акрила хорошо сохраняют свои свойства в условиях интенсивного ультрафиолетового облучения, что позволяет изготавливать на их основе краски для наружного применения, превосходящие по атмосферостойкости алкидные лакокрасочные материалы аналогичного назначения. Широкий выбор пленкообразующих для латексных красок позволяет создавать на их основе ЛКМ различного назначения, отличающиеся простотой применения и быстрым высыханием, а отсутствие летучих разбавителей дает возможность отнести эти составы к категории экологически чистых материалов.

Эмалевой краской (или сокращенно эмалью) называют композицию из лака и пигмента. Пленкообразующими веществами в эмалевых красках являются полимеры — глифталевые, перхлорвиниловые, алкидно-стирольные, синтетические смолы, эфиры, целлюлозы.

Строительные эмали из глифталевых смол чаще всего используют для внутренних отделочных работ по штукатурке и дереву, а также для заводской отделки асбестоцементых листов, древесно-волокнистых плит.

Нитроглифталевые и пентафталевые эмали применяют для внутренних и наружных малярных работ. Перхлорвиниловые эмалевые краски водостойки: их применяют преимущественно для наружной отделки. Битумную эмалевую краску получают, вводя в битумно-масляный лак алюминиевый пигмент (алюминиевую пудру). Эти эмали стойки к действию воды, поэтому их предназначают для окраски санитарно-технического оборудования, стальных оконных рам, решеток.

Силиконовые краски наносятся кистью, распылителем и др. Некоторые из них высыхают при комнатной температуре, другие — при нагревании до 260°С. На основе кремнийорганических смол получают также эмали общего назначения. Они представляют собой суспензию пигментов и наполнителей в кремнийорганическом лаке (с добавлением растворителя).

Эмали выпускают разных цветов, их используют в качестве защитных декоративных покрытий. Лакокрасочная защита строительных конструкций привлекает сравнительной простотой выполнения покрытия, возможностью легко возобновить защиту, относительной экономичностью по сравнению с другими видами защиты (оклеечная изоляция, футеровка).

Масляные краски изготовляют на основе олиф - полимеризованных растительных масел (льняного, конопляного) или жидких алкидных смол.

Эмали представляют собой взвеси тонко измельчённых пигментов в растворах лаков - плёнкообразующих веществ. Так называемые эмульсионные краски производят на основе водных дисперсий полимеров, например поливинилацетата, полиакрилатов, а порошковые краски- на основе сухих полимеров (полиэтилена, поливинилхлорида и др.), образующих при нагреве до определённой температуры прочные плёночные покрытия.

Ежегодно в мире производится около 10 млн. тонн лакокрасочных материалов. Этого количества хватило бы для того, чтобы покрыть Землю по экватору красочным поясом шириной 2,5 км. О взрывчатых свойствах нитроцеллюлозы известно практически каждому школьнику. Но не все знают, что её применение началось благодаря перепроизводству взрывчатых веществ после Первой мировой войны в автомобильной промышленности. При этом успешно была решена проблема утилизации опасного вещества (нитроцеллюлозы) и начато производство лакокрасочных материалов на основе нитроцеллюлозы для окраски автомобильных кузовов.

Список литературы

1. Арзамасов Б.Н. Материаловедение. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2003. – 648 с.

2. Войнаш Л.Г., Дудла І.О. та ін. Товарознавство непродовольчих товарів. Частина 1. – К.: НМЦ „Укросвіта, 2004. – 436 с.

3. Войнаш Л.Г., Дудла І.О. та ін. Товарознавство непродовольчих товарів. Частина 1. – К.: НМЦ „Укросвіта, 2004. – 532 с.

4. Глинка Н.Л. Общая химия. — Л.: Химия, 1988. — 702 с.

5. Горчаков Г.И., Баженов Ю.М. Строительные материалы. Учебник для вузов. Стройиздат. 1986.

6. Гуляев А.П. Материаловедение. – М.: Металловедение, 1986 . – 542 с.

7. Дринберг С.А., Ицко Э.Ф. Растворители для лакокрасочных материалов: Справочное пособие. — 2-е изд., перераб. и доп.- Л.: Химия, 1986. — 208 с.

8. Карапетьянц М.X., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. — М.: Высш. шк., 1981. — 632 с.

9. Основы материаловедения. / Под ред. И.И. Сидорина. – М.: Машиностроение, 1976. – 436 с.

10. Рыбьев И.А. Общий курс о строительных материалах. Учебник для вузов. Москва. 1987.

11. Товароведение и организация торговли непродовольственными товарами. / под ред. А.Н. Неверова, Т.И. Чалых. – М.: Профобриздат, 2000. – 464 с.

12. Справочник товароведа: Непродовольственные товары. Т.2. / С.И. Баранов, Е.И. Веденеев, А.Я. Володенков и др. – М., 1990. – 463 с.

Основными компонентами лакокрасочных материалов (ЛКМ) являются плёнкообразующие, пигменты, наполнители, пластификаторы, растворители, сиккативы, добавки.

Плёнкообразующие

Плёнкообразующие лакокрасочных материалов – многокомпонентная система, после нанесения которой на поверхность в результате физико-химических процессов образуется сплошная, прочно сцепленная с основой плёнка. Плёнкообразующие должны связывать наполнители с пигментами в ЛКМ, быть растворимыми органическими растворителями, обеспечивать хорошую адгезию лакокрасочного покрытия с подложкой, а после высыхания образовывать твердую защитную плёнку.

К плёнкообразующим веществам относятся: полимеризационные смолы (на основе акрилатов, метакрилатов, хлористого винила и др.), поликонденсационные смолы (алкидные, полиуретановые, эпоксидные, кремнийорганические, формальдегидные), природные смолы (канифоль, битумы, асфальты, копалы), растительные масла, таловое масло, жирные кислоты и эфиры целлюлозы.

Рассмотрим некоторые виды плёнкообразователей.

Алкидные смолы среди плёнкообразующих веществ занимают почетное первое место не только в отечественной, но и зарубежной лакокрасочной промышленности. Это полиэфиры, которые имеют разветвленное строение. Они являются продуктами неполной переработки одноосновных жирных кислот и многоосновных кислот и спиртов.

Классифицируются алкидные смолы в зависимости от спирта, который используется для их изготовления. Различают алкидные смолы на основе глицерина (глифталевые), этриола (этрифталевые), пентаэритрита (пентафталевые) и ксилита (ксифталевые).

Для того, чтоб алкидная смола имела хорошую растворимость, а готовое лакокрасочное покрытие отличалось водостойкостью и эластичностью, ее модифицируют жирными кислотами либо маслами растительного происхождения. Поэтому алкидные смолы делят еще на невысыхающие и высыхающие. Содержание масла может быть самое разное, вплоть до 70%. Есть сверхтощие (до 34% масел), тощие (от 35 до 45%), средней жирности (46 – 55% масел) и жирные (от 56 до 70%). Пентафталевые алкидные смолы обладают наилучшими защитными характеристиками, при содержании масла около 60 – 65%, а глифталевые – при 50%. Необходимо также знать, что при данной жирности водопроницаемость и скорость высыхания плёнки очень сильно зависит от вида используемого растительного масла. Зависимость можно описать следующим рядом (по убыванию): тунговое > ойтисиковое > льняное > дегидратированное касторовое > соевое > подсолнечное.

В обратном порядке масла располагаются по светостойкости. Эти данные используют для изготовления любых алкидных лакокрасочных материалов. Исключение составляют грунтовки, для изготовления которых используют тунговое и льняное масла. Это связано с тем, что грунтовочные смеси используются в качестве промежуточного слоя, который не подвергается воздействию солнечного света.

Алкидные соединения применяются в комплексе с некоторыми другими поликонденсационными, полимеризационными смолами и нитратами целлюлозы. Такие смолы, в зависимости от используемого модифицирующего вещества, подразделяются на: алкидно-меламиновые, алкидно-карбамидные, алкидно-эпоксидные, алкидно-стирольные, уралкидные, алкидно-полиорганосилоксановые и алкидно-акриловые. Они сочетают в себе свойства модифицирующего компонента и алкидной смолы.

Алкидные смолы подразделяются на: разбавляемые водой (водоразбавляемые) и нерастворимые в воде. А также на: разбавляемые органическими растворителями и растворимые в них.

В наше время самое широкое применение нашли водоразбавляемые (водоэмульсионные) лакокрасочные материалы. Они обладают бесспорными преимуществами, по сравнению с красками и лаками на основе органических растворителей, т.к. не вредят человеческому организму, безопасны в пожарном отношении. Водоразбавляемые смолы при взаимодействии с аминоформальдегидными или фенолоформальдегидными водорастворимыми смолами, которые выступают в качестве отверждающих агентов, образуют плёнку.

Разбавляемые водой алкидные смолы применяют для изготовления водоэмульсионных эмалей и грунтовок. Глифталевые смолы, разбавленные органическими растворителями, используют в производстве шпатлевок, грунтовок и эмалей для внутренних работ. Пентафталевые – для эмалей и лаков, предназначенных для работы в умеренном климате, под открытым воздухом. Также из высыхающих алкидных смол делают олифы, лаки, эмали, грунтовки, шпатлевки горячей и холодной сушки.

Следующие марки немодифицированных лаков и смол на алкидной основе можно найти на рынках лакокрасочных материалов:

• смолы – ВПФЛ-50, ФК-135, ФК-42, ПГФ-СИН-34;
• лаки – ПФ-060Н, ПФ-060В, ПФ-053Н, ПФ-053В, ГФ-01, ГФ-019, ГФ-046, ГФ-072, В-Эп-0179 и др.

Пигменты

Пигменты – это окрашенные порошки высокой дисперсии. Вода, плёнкообразующие вещества их не растворяют. Пигменты в основном применяют в декоративных целях, для придания краскам, грунтовкам, а также эмалям цвета и блеска. Но кроме того пигменты отличаются некоторыми полезными свойствами, которые влияют на конечный продукт: светостойкость, химическая и атмосферостойкость, смачиваемость, дисперсность, маслостойкость, укрывистость, кристаллическая структура, способность взаимодействовать с плёнкообразующими.

По своему происхождению пигменты лакокрасочных материалов (ЛКМ) можно разделить на синтетические и природные, а по химическому составу – на органические и неорганические.

К неорганическим пигментам относятся двуокись титана, окись цинка, литопон (дают белый цвет), охра (дает желтый цвет), железная лазурь, ультрамарин (синий), железный сурик, оранжевый крон, мумня (красный), медянка, окись хрома (зеленый цвет). Как видно – большинство неорганических пигментов это соли металлов, оксиды, гидроксиды, которые имеют кристаллическое строение.

Среди органических пигментов можно выделить фталоцианиновые, антрахиноновые, азопигменты, диазопигменты.

Некоторые пигменты могут обеспечивать лакокрасочным материалам дополнительные полезные свойства. Вот, например, при достаточно большом наполнение ЛКМ металлическими пигментами покрытие становится электропроводящим и теплопроводящим. При наполнении лакокрасочного материала цинковой пылью, его можно использовать как протекторную грунтовку.

Наполнители

Наполнитель – это нерастворимое в дисперсионных средах сухое неорганическое вещество. Применяют как добавоки к пигментам для их экономии и снижения стоимости лакокрасочных материалов (ЛКМ). Наполнители вводят только в непрозрачные лакокрасочные материалы (грунтовки, эмали). При правильном подборе системы пигмент – наполнитель можно улучшить свойства ЛКМ. Придать лакокрасочным материалам определенную вязкость, улучшить разливаемость, предотвратить оседание пигментов на дно резервуара, повысить прочность, атмосферостойкость готового покрытия.

В качестве наполнителей применяют тальк, слюду, доломит, мел, барит, кальцит, каолин. Наиболее широко применяются наполнители с высокой степенью белизны, дисперсностью, с низким содержанием водорастворимых примесей, небольшой твердости, плотности, низкой маслоемкости.

В основном наполнители ЛКМ – это природные материалы, лишь малая доля – синтетические (осажденный мел, бланфикс).

Пластификаторы

Пластификаторы - практически нелетучие органические вещества, которые вводятся в плёнкообразующее для придания высохшим ЛКМ эластичности. В качестве пластификаторов используют фталаты, фосфаты, касторовое масло, совол, себацинаты и т.д.

Растворители

Растворители – летучая органическая жидкость или смесь жидкостей, которая применяется для растворения плёнкообразующих, придания ЛКМ нужной консистенции. К ним относятся спирты, эфиры, кетоны, углеводороды.

Сиккативы

Сиккативы – мыльное соединение некоторых металлов в растворителях или (используется реже) соединения в виде оксидов. Сиккативы применяют для ускорения процесса высыхания лакокрасочного материала. К сиккативам относятся кобальтовые, марганцевые, свинцовые, линолеаты, нафтенаты, резинаты и др.

Добавки

Добавки – вещества для придания определенных свойств лакокрасочным материалам. Добавками принято считать различные отвердители, эмульгаторы, стабилизаторы, ускорители, инициаторы и многое другое.