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.

Лакокрасочные материалы (ЛКМ) предназначены для окраски или покрытия различных поверхностей — древесины, металла, бетона и т. д. В состав лакокрасочной композиции входят: пленкообразователи, пигменты, красители и другие функциональные добавки.

Пленкообразователи делят по происхождению на природные, искусственные, синтетические; по эксплуатационным свойствам — теплостойкие, морозостойкие и др.; по назначению — для наружных или внутренних работ.

В зависимости от состава и назначения ЛКМ подразделяются на: краски (в том числе эмалевые краски-эмали), лаки, олифы, грунтовки, шпатлевки. Краски и эмали обладают цветом и укрывистостью, лаки дают прозрачную бесцветную или окрашенную пленку.

Вспомогательными веществами при окраске служат растворители, разбавители, смывки и сиккативы (ускорители высыхания).

Олифы - пленкообразующие и связующие материалы, которые используют для приготовления масляных и других красок, лаков, грунтовок, шпатлевок. Их используют для пропитки древесины и других пористых поверхностей перед окраской.

Ассортимент олиф подразделяют по природе пленкообразователя; по составу олифы бывают без растворителей (натуральные) и с растворителями.

Натуральные олифы, выработанные исключительно из высыхающих растительных масел — льняного и конопляного. Натуральные олифы бывают оксидированными.

Полунатуральная олифа получается при термической переработке растительных масел, жиров, нефтепродуктов, содержит сиккативы и растворители. Оксидированные уплотенные олифы выпускают под названием олифа-оксоль или оксоль-смесь. Содержание растворителей составляет до 45%.

Выпускают также комбинированные олифы (используют низкокачественные растительные масла, нефтепродукты); синтетические и искусственные олифы — это различные побочные продукты нефтехимических производств.

Качество олиф определяют по цвету, прозрачности, вязкости, содержанием нелетучих веществ, времени высыхания, кислотному числу.

Классификация и характеристика ассортимента лаков

Лаки — растворы пленкообразующих веществ в органических растворителях или в воде. При высыхании или отверждении они образуют прозрачное однородное покрытие. Выпускаются следующие группы лаков: масляно-смоляные (масляные, алкидные), смоляные, эфироцеллюлозные, асфальтобитумные (непрозрачные).

Алкидные лаки — это растворы алкидных смол в нефтяных растворителях — уайт-спирите, сольвентнафте или др. Предназначены для покрытия металлических и деревянных изделий и конструкций. В зависимости от вида алкидной смолы алкидные лаки бывают глифталевые — ГФ, пентафталевые ПФ, алкидно-акриловые (АС); алкидно-уретановые (АУ) и др. Покрытия на основе алкидных смол обладают высокой атмосферостойкостью, эластичностью и хорошей адгезией к окрашиваемой поверхности.

Смоляные лаки можно условно подразделить на три группы: лаки на основе природных смол (янтарь и др); лаки на основе термопластичных синтетических смол; лаки на основе термореактивных синтетических смол.

Алкидно-карбамидные лаки, в их состав входят глифталевая, пентафталевая смолы, карбамид. Перед использованием в эти лаки вводят кислотный отвердитель (органические кислоты). Они используются для отделки древесины, как паркетный и мебельный лаки. Покрытия высокопрочные, твердые, имеют блеск, водо- и термостойкие.

Полиэфирные лаки не содержат летучих растворителей. Компонентами этих лаков являются полиэфирные смолы и инициирующие добавки — перекиси или гидроперекиси, при добавлении к лаковой основе которых происходит отверждение. Применяют лаки для отделки мебели, они образуют твердые, прозрачные, термостойкие, химически стойкие к воде, спиртам и моющим средствам покрытия

Эфироцеллюлозные лаки представляют собой растворы нитрата целлюлозы с некоторыми смолами, пластификаторами в летучих органических растворителях. Они быстро высыхают (20- 60 мин), дают водостойкие, прочные и твердые пленки, легко полируются. Применяются для отделки мебели, музыкальных инструментов, карандашей и т. п.

В современном ассортименте лаков широкое распространение нашли окрашенные лаки-антисептики для защиты и тонирования древесины.

Пигментированные ЛКМ содержат в своем составе пигменты. К ним относятся грунтовки, шпатлевки, краски, эмали.

Грунтовки предназначаются для нанесения первого слоя лакокрасочного покрытия.Они должны обеспечивать прочность соединения с окрашиваемой поверхностью и с другими слоями покрытия. Разновидности грунтовок: изолирующие грунтовки — препятствуют проникновению влаги; пассивирующие и фосфатирующие грунтовки — содержат в составе пигменты, способные пассивировать металл и предохранить от коррозии (фосфаты); протекторные грунтовки содержат в своем составе до 90% металлических пигментов; грунтовки — преобразователи ржавчины наносят непосредственно на поверхность, с которой не удалены продукты коррозии металла.

Шпатлевки предназначены для заполнения неровностей и углублений, сглаживания окрашиваемой поверхности. Ее наносят на предварительно загрунтованную поверхность. Для бытовых целей применяют алкидные, нитроцеллюлозные, эпоксидные шпатлевки. Для строительных работ, выравнивания больших поверхностей используют шпатлевки на основе водных дисперсий полимеров.

Краски и эмали

Краска - это суспензия пигментов или их смеси с наполнителями в масле, олифе, эмульсии, латексе или другом пленкообразующем веществе, образующая после высыхания непрозрачную окрашенную однородную пленку. Краски по природе пленкообразователя подразделяют на масляные, эмали, водно-дисперсионные, клеевые.

Масляные краски (МА) — суспензии пигментов в олифах-оксоль и других олифах. По степени готовности к использованию различают густотертые и готовые к употреблению. Густотертые краски имеют вязкую консистенцию (до 30% олифы), перед употреблением разводятся растворителем.

Краски, готовые к употреблению, содержат повышенное количество олифы (до 40%) и растворителя (до 30%). Ассортимент их подразделяют по назначению (для наружных и внутренних работ), цвету и видам олиф.

Эмали — это суспензии пигментов или их смесей с наполнителями в лаках. Эмали обладают более высокими потребительскими свойствами, они хорошо перемешаны, легко ложатся на поверхность и образуют после высыхания непрозрачную твердую пленку глянцевую или матовую, с различной фактурой или декоративным эффектом. В зависимости от вида лака, используемого для приготовления эмали, группу эмалей подразделяют на масляные, алкидные, нитроцеллюлозные и др.

Водно-дисперсионные краски (другое название водно-эмульсионные, водно-дисперсные, водные, латексные) — это суспензии пигментов в водных дисперсиях пленкообразователей (водных эмульсиях). Вода не является растворителем, поэтому краски на водной основе — это сложные коллоидные системы, они содержат 12-15 компонентов. Специальные антифризы предохраняют водную фазу краски от замерзания при снижении температуры; при хранении водно-дисперсионных красок не допускается замораживания продукции. Образующиеся пленки водно-эмульсионных красок получаются матовыми и пористыми, высыхают за 3-12 ч., некоторые дисперсионные краски высыхают за 20-60 мин.

Ассортимент водно-дисперсионных красок основан на различии природы пленкообразующего полимера — поливинилацетатные — ВД-ВА, полиакриловые — ВД-АК, стиролбутадиеновые — ВД-КЧ.

При маркировке ЛКМ используют традиционное промышленное буквенно-цифровое обозначение, состоящее из 5 групп знаков:

• вид лакокрасочного материала, обозначаемый словом (лак, краска, эмаль и т. д.);
• тип пленкообразующего вещества, обозначаемый двумя буквами (НЦ — нитроцеллюлозная, ПФ — пентафталевая и т. д.);
• условия эксплуатации (1 — для наружных работ, 2 — для внутренних работ);
• порядковый номер, присвоенный каждому лакокрасочному материалу;
• цвет.

Пример: Эмаль НЦ 122 синяя.

ЛКМ на сорта не подразделяют. Фасуют в потребительскую тару — банки жестяные (из черной или белой жести) различной емкости, банки полимерные (в том числе с ручкой), ведра из оцинкованной стали, бутылки стеклянные и др.

Это сложные композиции, которые при нанесении на какую-либо поверхность в результате различных физических и химических превращений образуют покрытие (пленку) с определенным комплексом свойств - защитных, декоративных и др. К лакокрасочным материалам относят лаки, краски, эмали, грунтовки, шпатлевки.

Химический состав ЛКМ

Основной компонент лакокрасочного материала – пленкообразующее вещество, которые может быть природным (растительные масла, смолы – канифоль, янтарь и др., битумы, асфальты, целлюлоза, белковые вещества – казеин, костный клей и т.п.) и синтетическим (алкидные, меламиноалкидные, меламиноформальдегидные, перхлорвиниловые и др.).

Другой важнейший компонент лакокрасочного материала – краситель или пигмент. Если красители (органически синтетические вещества, растворимые в пленкообразователе) не лишают окрашенное покрытие прозрачности (их чаще применяют для изготовления лаков), то пигменты не растворяются ни в воде, ни в органических растворителях, ни в пленкообразователях (они диспергируются в них) и делают покрытие непрозрачным. Пигменты бывают природные (минеральные) и синтетические (неорганические и органические). К природным относятся мел (основной пигмент в клеевых, водоэмульсионных красках и шпатлевках; вспомогательный – в масляных, алкидных и других лакокрасочных материалах); охра, мумия, сурик железный, тальк, барит и др. Из синтетических неорганических пигментов наиболее распространены литопон (смесь сульфида цинка и сульфата бария), диоксиды цинка и титана, оксид хрома, ультрамарин и т.д. Органические пигменты находят применение главным образом в материалах промышленного назначения или эмалях ХС-119 . Особый класс пигментов – металлические (тонкодисперсные порошки алюминия, меди, цинка и их сплавов).

В состав лакокрасочных материалов входят также наполнители 9 мел, каолин и др.), растворители и разбавители. Растворители предназначены для перевода пленкообразователя в состояние, пригодное к нанесению на окрашиваемую поверхность и для регулирования вязкости лакокрасочных материалов. Разбавители регулируют только вязкость лакокрасочных композиций. В качестве растворителей используют скипидар (самый лучший растворитель для масляных красок и эмалей ХС-436 , изготовленных на натуральных олифах), бензин, а также смеси различных органических веществ (РС-2 смесь уайт- спирита с ксилолом; № 645 – смесь толуола, амилацетата, бутанола, этанола, этилацетата и ацетона и др.). Кроме основных компонентов в лакокрасочные композиции часто вводят различные активные добавки – сиккативы, ускорители, отвердители. Сиккативы (соединения свинца, марганца и других металлов) предназначены для ускорения высыхания олиф и масляных красок.

Характеристика ЛКМ (лакокраски)

После упоминания этих компонентов представляется целесообразным более подробно остановиться на характеристике лакокрасочных материалов, включая олифы.

Олифы - пленкообразователи, используемые при изготовлении масляных и разведении густотертых красок, приготовлении масляно-смольных лаков, шпатлевок и грунтовок. Их применяют для грунтования и олифки древесины и иных поверхностей перед их покраской. Олифы подразделяются на натуральные и синтетические. Натуральные олифы получаются в результате обработки растительных масел (льняного, подсолнечного и др.); они практически не содержат растворителей. Комбинированные олифы, в том числе « Оксоль», - натуральные пленкообразователи, которые содержат до 45 % растворителей. Синтетические олифы приготовляют на основе продуктов переработки нефти, угля и т.д..; по сравнению с другими видами олиф они недостаточно качественны (имеют темный цвет, резкий запах).

Лаки – растворы пленкообразующих веществ в органических растворителях или в воде. После высыхания они образуют твердую, прозрачную однородную пленку.

Краски - это масляные краски, воднодисперсные краски, водные краски и эмали ХС-5132 . Масляные краски это суспензии пигментов в олифах на основе высыхающих и полувысыхающих растительных масел, применяются для высококачественной отделки. Воднодисперсные (водоэмульсионные) краски представляют собой суспензии пигментов и наполнителей в водных эмульсиях полимеров с активными различными добавками (поливинилацетатные, бутадиен- стирольные, акриловые, акрилатные и другие краски и эмали ХС-5146). Водные краски содержат в своем составе воду, в которой растворяются пленкообразователи, клеевые, декстриновые, казеиновые краски.

Эмали – суспензии пигментов или их смесей с наполнителями в лаках. Они всегда готовы к употреблению. В зависимости от типа пленкообразователя выпускают алкидные (глифталевые, пентафталевые), меламина - формальдегидные, нитроцеллюлозные и другие эмали.

Грунтовки – суспензии пигментов или их смесей с наполнителями в пленкообразующем веществе. Предназначены для нанесения первого предварительного слоя на окрашиваемую поверхность.

Шпатлевки – вязкие массы, служащие для заполнения неровностей и углублений, сглаживания поверхностей, подготавливаемых к покраске.

Лакокрасочные покрытия - один из самых распространенных и надежных способов защиты от коррозии. Они дешевы и доступны, имеют простую технологию нанесения на поверхность, легко восстанавливаются в случае повреждения, отличаются разнообразием внешнего вида и цвета.

Ежегодно более 80 % металлоизделий, используемых в народном хозяйстве, подвергаются окрашиванию. В 1999 г. производство лакокрасочных материалов достигло 26,7 млн.т. Это свидетельствует об огромных масштабах средств, вовлеченных в сферу производства этого вида противокоррозионной защиты.

Эффективность применения лакокрасочных покрытий, как показывают данные рис. 9.1, целесообразна при условии долговечности эксплуатации не более 10 лет и скорости коррозии металла до 0,05 мм/год. Если требуется повышение долговечности или скорость коррозии металла составляет 0,5-1,0 мм/год, то следует применять комбинированные покрытия. Например, цинковые плюс лакокрасочное покрытие. Такое покрытие позволяет увеличить срок защиты до 30 лет.

Лакокрасочные покрытия классифицируются по условиям эксплуатации и по внешнему виду в соответствии с ГОСТ 9894-61.

Защитные действия лакокрасочного покрытия заключаются в создании на поверхности металлического изделия сплошной пленки, которая препятствует агрессивному воздействию окружающей среды и предохраняет металл от разрушения.

Компонентами лакокрасочных материалов служат пленкообразующие вещества, растворители, пластификаторы, пигменты, наполнители, катализаторы {сиккативы).

Лаки - это коллоидные растворы высыхающих масел или смол в органических растворителях. Защитное твердое покрытие образуется вследствие испарения растворителя или полимеризации масла или смолы при нагревании или под действием катализатора.

Краски представляют собой суспензию минеральных пигментов в пленкообразователе.

Эмали - это раствор лака, в который введены измельченные пигменты.

Пленкообразователи - это природные масла, естественные или искусственные смолы. Масла по своему составу представляют собой сложные эфиры, т.е. являются продуктом взаимодействия кислот и спиртов. В основу классификации масел положена их способность к высыханию.

Наиболее распространенный масляный пленкообразователь - олифа. Натуральную олифу получают из высыхающих растительных масел, обработанных при 300 °С с целью частичной полимеризации. На воздухе олифа окисляется и полимеризуется до твердого состояния.

Растворители пленкообразующих веществ придают лакокрасочным покрытиям такую вязкость, при которой они легко наносятся на поверхность. В дальнейшем растворители испаряются. Растворителями могут быть: спирты, ацетон, бензин, скипидар, толуол, ксилол, этил ацетат и др.

Пластификаторы или смягчители - это вещества повышающие эластичность пленок после высыхания. К ним относятся касторовое масло, каучуки, дибутилфталат, трикрезилфосфат, эфиры адипино-вой кислоты.

Количество пластификаторов, вводимых в смесь, составляет 20-75 % от массы пленкообразователя.

Краски и пигменты вводят в состав лакокрасочных композиций для придания им определенного цвета. Краски растворяются в растворителях, а пигменты находятся в них в нерастворимом мелкодисперсном состоянии. Размер частиц от 0,5 до 5 мкм. В качестве пигментов используют охру, сурик свинцовый, хром свинцовый, цинковые белила, порошки металлов. Пигменты повышают твердость, атмосферную и химическую стойкость, износостойкость и т.д.

Наполнители - это инертные вещества, которые вводят в лаки и краски для снижения расхода пигментов, а также для улучшения антикоррозионных свойств пленки. К ним относятся мел, тальк, каолин, асбестовая пыль и др.

Наполнители образуют прочную основу всей пленки. Частицы наполнителя распределяются в пленке между частицами пигмента и заполняют имеющиеся в ней промежутки. Благодаря этому пленка приобретает повышенную влагостойкость и антикоррозионные свойства. Схема строения лакокрасочной пленки представлена на рис. 9.7.

Сиккативы или катализаторы представляют собой магниевые и кобальтовые соли жирных органических кислот. Их вводят в состав композиций для ускорения высыхания масляных пленок.

Успешная противокоррозионная защита лакокрасочными материалами в значительной степени зависит от соблюдения технологии получения покрытий. Основными факторами, влияющими на срок службы покрытия, являются:

способ подготовки поверхности;

методы нанесения и отверждения лакокрасочного покрытия;

толщина комплексного покрытия.

Способы подготовки поверхности были рассмотрены ранее. Для оценки влияния подготовки поверхности можно привести такой пример. Срок службы покрытия эмалью МЛ-12 (3 слоя), нанесенной по грунтовке ГФ-12 при пескоструйной обработке поверхности - 7 лет, при абразивной обработке - 9 лет, при обезжиривании - 3 года, при фосфатировании с активатором - 12 лет. Активатор способствует формированию на поверхности малопористого мелкокристаллического фосфатного слоя с хорошей адгезией к металлу. Размер кристаллов 5-20 мкм.

Метод нанесения также оказывает влияние на срок службы покрытия. Так, срок службы покрытия алкидной эмалью ПФ-115 (желтой) при нанесении в электрополе - 12 лет, пневмораспылением - 11 лет, безвоздушным распылением - 10 лет, струйным обливом - 9 лет, окунанием - 8 лет. Разницу в сроках службы покрытий объясняют различной структурой сформированных покрытий. Более мелкие и плотноупакованные структуры образуются при нанесении покрытий методом электростатического распыления.

Существуют противоречивые мнения по вопросу выбора толщины защитного лакокрасочного покрытия. По некоторым данным защитные свойства покрытия пропорциональны его толщине, по другим - повышение толщины не всегда приводит к увеличению его долговечности. Поэтому в каждом отдельном случае подбирается оптимальная толщина лакокрасочного покрытия.

Выбор лакокрасочного покрытия определяется условиями его эксплуатации. Для защиты аппаратов от воздействия кислот, щелочей, растворителей и агрессивных газов готовят лакокрасочные покрытия на основе фенолоформальдегидных, полихлорвиниловых, эпоксидных и фторорганических полимеров.

Лакокрасочные покрытия на основе эпоксидных соединений устойчивы в растворах ШОН (до 25 %) при нагревании до 125 °С, в соляной (до 25 %), серной (до 70 %), фосфорной и азотной кислотах.

Хлороформ. Обладают высокими электроизоляционными и механическими свойствами.

Их используют для защиты гальванических ванн, аппаратов химводоочистки и др.

Полиуретановые лаки и краски применяют для защиты изделий из магниевых и алюминиевых сплавов. Они стойки в атмосфере нефтепродуктов.

Термостойкие покрытия получают на основе кремнийорганических соединений. Они могут длительно работать при температуре до 300 °С, кратковременно выдерживают 500-800 °С. Такие краски и эмали используют для окрашивания вентиляционных и сушильных установок,

теплообменников и др.

Требования по экологии создают самые большие сложности при разработке прогрессивного ассортимента лакокрасочных материалов. По данным зарубежных фирм газовые выбросы, включающие растворители, составляют 100-185 г/м2 окрашиваемой поверхности. В 1991 г. на автомобильных производствах Европы этот показатель составлял 90г/м2. В 1993 г. он снизился до 50г/м2. Этому способствовало создание новых прогрессивных лакокрасочных материалов, отвечающих современным экологическим требованиям: с высоким сухим остатком (ВСО), водоразбавляемые и порошковые. В табл. 9.2 показана общая тенденция к переходу на использование экологически благоприятных лакокрасочных материалов в трех основных регионах мира.

Материалы с высоким сухим остатком (ВСО) позволяют сократить на 30% потребление органических растворителей, снизить в среднем на 20-30 % расход лакокрасочных материалов, а также увеличить в 1,5-2 раза срок службы покрытия. В нашей стране эти материалы находятся на стадии промышленного внедрения: полиэфир-меламиновая эмаль ПЭ-1282 (содержание нелетучих соединений - 65 %, режим сушки - 30 минут при 130 °С); эпоксиперхлорвинило-вая эмаль ЭП-2154 (соответственно - 50 % и 3-5 часов при 20 °С); эпоксидная грунт-эмаль ЭП-5227.

Водоразбавляемые лакокрасочные материалы занимают одно из ведущих мест в ассортименте продукции, отвечающей современным экологическим требованиям. Водные материалы применяются в основном при окрашивании изделий методом электроосаждения. Для этой цели используются водоразбавляемые лакокрасочные материалы на основе пленкообразователей-электролитов. Для электроосаждения используют грунтовки В-КЧ-0207, В-КФ-093, ВЭП-0190, эмали В-ФЛ-11990, МС-278, В-ЭП-2100.

Порошковые краски - новый вид современных лакокрасочных материалов. Их применение позволяет практически исключить опасность загрязнения окружающей среды, снизить пожаро- и взрывобе-зопасность при работе. В настоящее время ведутся работы, направленные на усовершенствование и удешевление этого вида покрытий.

Новым классом современных лакокрасочных материалов являются модификаторы ржавчины.

Эффективность грунтовок-модификаторов определяется не только природой пленкообразователя, но и наличием специальных добавок, обеспечивающих пропитку ржавчины и максимальную стабилизацию продуктов коррозии. Промышленность выпускает грунтовки-модификаторы на основе водоразбавляемых пленкообразователей (ВА-ВА-0112, ВД-ВА-01 ГИСИ, ВД-К4-0184, ВД-К4-0251), и эпоксидные модификаторы (ЭП-0180, ЭП-0199 и ЭП-0191).

Одним из направлений повышения защитных свойств покрытий является направленная модификация серийных лакокрасочных материалов. В качестве модификаторов могут быть использованы различные поверхностно-активные вещества, выпускаемые промышленностью. Защитные свойства таких покрытий обусловлены образованием на поверхности комплексов, обеспечивающих пассивность металла.

Замедлить протекание анодного коррозионного процесса можно и введением в лакокрасочную композицию ингибиторов коррозии. К ним относятся хроматы, фосфаты металлов, азотсодержащие и си-лаксановые соединения. Эффект действия таких соединений связан с растворением ингибитора в диффундирующей воде из внешней среды и последующей адсорбцией его ионов или молекул на активных центрах металла.

Уже длительное время актуальны лакокрасочные материалы. С помощью их не просто создается архитектурно-декоративный вид, но осуществляется защита базовой поверхности от различного воздействия окружающей среды. В зависимости от вида такого материала, покрываются разные поверхности. Некоторые из них предназначены для наружного покрытия, а некоторые - исключительно для внутреннего.

В независимости от типа и вида, лакокрасочные изделия представляют состав, в котором присутствуют: связывающее вещество, наполнитель, пигмент и самые различные добавки, позволяющие повышать технологические и эксплуатационные характеристики. Каждая составляющая, выполняет определенные функции. Например: связывающее вещество позволяет сцеплять пленку лакокрасочного материала с поверхностью, наполнитель делает сырье тягучим и гладким при нанесении, а пигменты придают материалу определенный оттенок.

В зависимости от связывающего компонента, такой вид сырья разделяется на несколько групп. Важно заметить, что каждый вид - популярен и имеет особенное предназначение:

• неводные краски - материал используется для защитных и декоративных целей. Он не популярный, так как при использовании имеет специфический запах. К тому же, сохнет нанесенный слой дольше, чем другие вещества. При этом поверхность должна быть покрыта таким составом в несколько слоев, где каждый слой должен хорошо высохнуть. В большинстве случаях, такое сырье используется для защиты поверхности, особенно при обшивке досок, выполняя функции грунтовки. Преимуществом такого лакокрасочного материала является малый расход и высокий уровень наполняемости;
• водно-дисперсионные краски - данное сырье изготовлено на основе синтетических полимеров, наделенных связывающими характеристиками. В качестве разбавителя такого материала, используется не органический растворитель, а вода. После нанесения краски на поверхность, она испаряется, а покрытие твердеет, наделяется такими качествами, как высокой водостойкостью и пожаробезопасностью. В продаже такое сырье представлено в виде жидкой пасты, которая перед покраской, разбавляется водой;
• водные краски - это самый популярный вид отделочного материала, широко применяющийся в быту. Такое сырье идеально подходит для окрашивания стен в закрытых помещениях, где нет вытяжки. Его главным преимуществом является то, что он не имеет запаха, вообще не токсичен, быстро сохнет;
• эмали - разновидность лакокрасочных материалов, который представляет собой красящее вещество из натуральной или синтетической смолы, полимеров с различными добавками. Таким составом можно красить любые виды поверхностей: металл, дерево, штукатурку, бетон, даже монтажную пену и герметик. После нанесения, эмаль быстро высыхает, образуя прочную, гладкую пленку на поверхности базовой основы;
• лаки - эффективные и практичные растворы плёнкообразующих веществ из синтетических или натуральных смол, полимеров в органических растворителях. Использоваться они начали довольно давно и по настоящее время остаются актуальными. Нанося такое вещество на поверхность, образуется твердая, прозрачная пленка, которая плотно, надежно удерживается на подложке;
• растворители - это раствор, применяющийся для химического разбавления красок и эмалей. Некоторые виды лакокрасочных материалов невозможно использовать для нанесения на поверхность, пока не будет использовано такое вещество. Применяя растворитель, можно получить ожидаемую степень вязкости и плотности краски или эмали, а уже после этого наносить их на базовую основу. Растворитель принимает участие только в процессе нанесения краски, после этого, во время высыхания, он полностью испаряется;
• грунтовки - это эффективный жидкий раствор, состоит из смеси наполнителей, который образует связывающее полимерное клеевое вещество. Наносится оно на поверхность в процессе подготовки отделочных работ. Главная цель грунтовки - повысить адгезию между поверхностью и слоем отделочного материала. Состав проникает в основание на глубину до 5 мм и образует цепочку полимеров, делающие поверхность крепче, прочнее и надежнее. К тому же, на разных поверхностях, может выполнять и защитные функции. Например, на металле, устранить вероятность появления коррозии;
• шпатлевки - лакокрасочный материал, с помощью которого можно выровнять поверхность, устранить разного рода дефекты на основе, в том числе и заполнить выемки, неровности перед тем, как нанести краски. В своем составе такое сырье может иметь различные вяжущие составляющие: цемент, гипс или полимеры. После нанесения, шпатлевка быстро сохнет, излишки убираются при помощи наждачной бумаги, делая поверхность идеально ровной;
• нитрорастворители и нитрокраски - это особая группа лакокрасочных веществ, которая отличается «капризностью». Материал не подходит для смешивания с масляными красками, так как они просто растворяют ее пленку. К тому же, они токсичны, пожароопасны и наносятся на поверхности, которые специально подготовлены для окрашивания. Как правило, они продаются уже готовыми к нанесению. Преимуществом такого лакокрасочного материала является уникальный «зеркальный» эффект после высыхания. Его не может повторить ни одна из современных красок и эмалей.