Лакокрасочные материалы строительного назначения

Как договорится с покупателем о цвете

Сегодня покупатель стал разборчив, капризен, привередлив, осторожен и подозрителен. В общем, он стал таким, каким и положено быть объекту всеобщей любви.

Однако в пылу погони за покупателем не надо забывать, что и он может быть изощрен и злонамерен. Загнанный в угол обстоятельствами он легко превращается из Покупателя в Истца, а из Продавца делает Ответчика.

Дабы уменьшить риск подобных ситуаций и увеличить взаимную приязнь покупателя и продавца, мы приводим ниже несколько замечаний относительно того, как следует договариваться о цвете продукции.

Мы надеемся, это поможет продавцу и покупателю прийти к тому, что их точки зрения относительно цвета не просто совпадут, но станут общей точкой зрения.

Начнем с того, что нужно деликатно, но настойчиво разъяснить уважаемому заказчику с самого начала. Для пущей убедительности используем замечание Станислава Ежи Леца: «Все наши частные фикции слагаются в одну общую действительность».

Поскольку цвет является ощущением, возникающим в мозгу конкретно го человека под воздействием на его глаза видимого излучения, то, строго говоря, каждый видит цвет по-своему.

Таким образом, воспринимаемый цвет определяется:

а) характеристиками поверхности наблюдаемого объекта;

б) состоянием цветового зрения наблюдателя;

в) характеристиками освещающего объект света;

г) условиями наблюдения (фон, наличие в поле зрения других предметов, и т. п.).

Очевидно, что в силу пункта б) визуальные цветовые оценки всегда в некоторой степени субъективны. Однако этот субъективизм многократно возрастает, если в ходе оценки цвета не контролировать условий, изложенных в пунктах в) и г). Поэтому визуальные оценки обязательно должны проводиться с использованием так называемых «цветовых кабинетов».

Объективная оценка, т. е. «измерение» цвета при помощи приборов, стала возможна благодаря тому что Международная комиссия по освещению (С1Е) приняла стандарты, соответствующие пунктам б), в), г). Речь идет о стандартном колориметрическом наблюдателе, стандартных источниках освещения, стандартных оптических геометриях измерений.

Известно, что для любого измерительного прибора указывается класс точности, который определяет предельную точность измеряемых с помощью данного прибора значений физической величины. Технически строгое определение значения любой физической величины предполагает указание точности, с которой эта величина измерена.

С понятием «точности измерений» связано понятие «допуска», т. е. допускаемых отклонений от установленного значения величины. Очевидно, что минимальный допуск всегда должен существовать. И он даже теоретически не может быть меньше, чем точность измерений используемых приборов. Максимальный же допуск устанавливается из соображений практической целесообразности в каждом конкретном случае.

Понятия точности и допуска в полной мере применимы и для измерений цвета. Таким образом, становится очевидным, что задание цветового эталона без одновременного определения цветового допуска к нему с технической и экономической точек зрения является некорректным.

В отличие от «обычных» физических величин (веса, длины, температуры и т. п.), значение которых получается непосредственным измерением при помощи прибора, значение цветовых характеристик объектов получают расчетным путем на основе непосредственно измеряемых прибором физических характеристик видимого излучения, отражаемого объектом.

В этом расчете, помимо свойств самого объекта, учитываются и свойства нашего зрения, и характер освещения. В результате этого расчета в качестве характеристики цвета получают тройку чисел: цветовые координаты, имеющие смысл только тогда, когда указано для какого стандартного источника, стандартного наблюдателя и стандартной геометрии измерения они рассчитывались. Поскольку цветовые координаты рассчитывают с учетом свойств зрения, определение цветового допуска имеет свою специфику. Допуск по цвету определяется не точностью цветоизмерительных приборов, а «порогом цветоразличения» — минимальной величиной цветового различия, заметной для среднестатистического наблюдателя.

Численное значение величины цветового различия между двумя цветами рассчитывается на основе их цветовых координат по эмпирическим формулам, которых известно очень много. Поэтому в 1976 г. для введения единообразия в качестве временной меры СIЕ рекомендовала формулу, ставшую известной под названием СIЕ L*а*Ь* 76.

Первоначально предполагалось, что величина порогового цветового различия, рассчитанная по этой формуле, должна быть равна для всех цветов, т. е. в любой точке цветового пространства.

Увы, практика применения формулы показала, что это далеко не так. Формула СIЕ L*а*Ь* 76 не позволяет установить обоснованный допуск на данный цвет априори, т. е. без проведения достаточно большого числа визуальных оценок. В настоящее время международным стандартом для объективного определения цветовых различий и установления цветовых допусков является формула СМС (1:с) (ISO 105-J0З). Эта формула получена обобщением результатов десятков тысяч визуальных оценок. Она широко используется во всем мире для задания цветового допуска, т. к. признано, что во всех точках цветового пространства единица цветового различия, рассчитанная по формуле СМС (1:1), соответствует величине порогового цветоразличения среднестатистического наблюдателя.

Таким образом, формула СМС (1:с) позволяет обоснованно установить допуск на любой цвет без проведения чрезвычайно трудоемкой работы по визуальным оценкам.

Как договориться о величине допуска на цвет

Если при помощи этих аргументов удалось убедить заказчика в том, что допуск на цвет все-таки нужен, то можно приступать к следующему этапу.

Закон Сегала гласит: «Человек, имеющий одни часы, твердо знает, который час. Человек, имеющий несколько часов, ни в чем не уверен». Для того, чтобы «сверить свои часы с часами заказчика» и прийти к согласию относительно цвета и величины цветового допуска, необходимо сделать следующее.

Прежде всего необходимо выбрать эталонный образец.

После этого следует согласовать с заказчиком колориметрические условия определения цветовых характеристик образцов и эталона.

На основании общемировой практики можно рекомендовать (но необязательно) следующие условия: — источник Д 65;

- геометрию измерений Д/8 с включением зеркальной составляющей;

- 10-градусный стандартный колориметрический наблюдатель.

Если при получении окраски образца были использованы красители, отличные от красителей, которыми окрашен эталон, неизбежен метамеризм образцов и эталона. Это означает, что цветовая подгонка, выполненная для одного источника освещения, будет нарушаться при смене источника. Поэтому советуем договориться с заказчиком о дополнительном источнике, который должен использоваться при оценке метамеризма.

Обычно в качестве источника, под который выполняется цветовая подгонка, выбирается источник Д 65, а в качестве источника для оценки метамеризма — источник, наиболее близкий к условиям освещения, в которых будет использоваться изделие. Цветовой допуск может быть установлен в виде набора физических образцов, которые демонстрируют предельные отклонения от эталона по светлоте, насыщенности и цветовому тону — всего шесть образцов плюс эталон.

Это целесообразно делать, если допуск достаточно велик, например, составляет несколько единиц цветового различия по СМС (1:с). Разработка подобного допуска требует наработки большого количества образцов и большого числа визуальных оценок для получения обоснованного допуска и выбора соответствующих этому допуску шести образцов.

Наилучшим во всех отношениях вариантом является согласование допуска, устанавливаемого в единицах цветового различия и рассчитываемого по формуле СМС (2:1). Формула задает форму эллипсоида области допустимых цветов, описываемого вокруг точки стандарта. Размер этого эллипсоида, т. е. предельные допустимые отклонения, устанавливаются в зависимости от жесткости требований заказчика путем умножения на коэффициент, называемый коммерческим фактором.

Даже самый строгий заказчик не может требовать, чтобы допустимое цветовое отклонение было менее, чем 1 единица по СМС (1:1), т. к. эта величина является порогом цветоразличения для среднестатистического наблюдателя.

Для того, чтобы наглядно убедить во всем вышеизложенном заказчика или его представителя, необходимо: — выполнить вместе с ним (для статистики желательно неоднократно) в стандартных условиях попарно визуальную оценку по типу принять/отвергнуть эталона с 15-20 образцами с цветовым различием от минимального до 3-4 единиц СМС. Такие образцы можно получить, слегка изменяя условия оптимального (с минимальным отклонением) режима окрашивания; — определить цветовое различие между каждым образцом и эталоном по СМС (2:1);

- сопоставить результаты визуальных оценок с приборными данными, определить величину допустимого цветового различия в единицах СМС (2:1) и зафиксировать ее в контракте.

Может быть, все написанное выше для кого-то из специалистов покажется тривиальным. Пусть так. Однако автор в свое оправдание снова приведет слова Станислава Ежи Леца: «Все уже открыто, лишь залежи банальностей еще не достаточно освоены». Р. 5. Для более подробного ознакомления с проблемами цвета в практике производства и применения ЛКМ автор рекомендует читателям книгу «Цвет в промышленности», изданную в 2002 году.

Лакокрасочные материалы строительного назначения

Введение

Е. Е. Казакова, к.т.н. О. Н. Скороходова
«Водно-дисперсионные акриловые лакокрасочные материалы строительного назначения»: М.: изд-во ООО «Пэйнт-Медиа». — с. 136: табл. 44, ил. 54.

Водно-дисперсионные пленкообразователи, их свойства и способы получения

Полимеры в воде могут существовать в виде раствора или дисперсии. Для растворения в воде макромолекулы полимера должны содержать ионные группы (карбоксильные, аммониевые) или значительное количество неионных гидрофильных групп либо сегментов (гидроксильные, карбонильные, аминнные, амидные группы и/или полиэфирные цепи). Если гидрофильность полимерной молекулы недостаточна для образования истинных растворов (гидрозолей), несколько полимерных макромолекул ассоциируются в крупные агрегаты и образуют вторичные коллоидные системы — гидрогели. Ещё более крупные агрегаты полимерных частиц образуют дисперсии (эмульсии). Основные свойства водных систем полимеров, используемых в технологических процессах, приведены в табл. 1.

Эмульсионная полимеризация

Наиболее важными типами пленкообразователей являются сополимеры, получаемые радикальной сополимеризацией, свойства которых могут быть заданы определенными сочетаниями различных мономеров (а, б-ненасыщенных органических соединений).

Полиакрилаты, акриловые и стиролакриловые сополимеры

Полимерные акриловые дисперсии делятся на акриловые и стиролакриловые. Акриловые — дисперсии полимеров, полученных из акриловых или метакриловых мономеров, стиролакриловые — при сополимеризации производных акриловой (метакриловой) кислоты со стиролом. В табл. 3 приведены характеристики мономеров, используемых для получения дисперсий обоих типов. Так как акриловую кислоту и её производные получают из пропана, метакриловую и её эфиры — из 2-гидрокси-2-метилпропилонитрила, изобутана или изобутиральдегида в результате многостадийных процессов, эти мономеры более дороги, чем стирол и винилацетат. Поэтому акриловые сополимеры дороже стиролакриловых и сополимеров винилацетата.

Свойства пленкообразователей, используемых для ЛКМ

Основными показателями водных дисперсий, предназначенных для изготовления ЛКМ, являются:

• содержание нелетучих веществ (полимера);
• наличие гелей и микрогелей (крупинок);
• размер частиц;
• вязкость;
• значение рН;
• коллоидная стабильность (к сдвигу, воздействию электролитов, циклам замораживание — оттаивание);
• МТП (или Тст);
• молекулярная масса сополимера;
• поверхностное натяжение;
• содержание остаточных мономеров и летучих веществ (запах);

Влияние технологических параметров получения пленкообразователей на их свойства

Рецептура акриловых пленкообразователей, получаемых методом эмульсионной полимеризации, столь же сложна, как и рецептура ЛКМ на их основе. Характеристики получаемого сополимера и возможность его использования в составе тех или иных ЛКМ зависят от мономерного состава, инициатора, эмульгаторов, буферной системы, агента передачи цепи, используемых при проведении эмульсионной полимеризации, а также от таких параметров процесса, как давление, температура и время.

Общие закономерности

Пленкообразование для дисперсий протекает значительно сложнее, чем для растворов полимеров, и рассматривается как процесс ликвидации межфазной границы полимер — среда на поверхности подложки при одновременном удалении дисперсионной среды. Внешними признаками этого процесса являются уменьшение объема и оптической плотности пленок (для непигментированных материалов) и увеличение их объемного электрического сопротивления. Различают три фазы пленкообразования водных дисперсий, схематично изображенные на рис. 6.

Пленкообразование дисперсий Acronal (BASF)

Типичной стиролакриловой дисперсией, выпускаемой фирмой BASF, является продукт Acronal 290 D. Эта дисперсия предназначена для изготовления ЛКМ строительного назначения, которыми можно окрашивать древесину, штукатурку, асбоцемент, бетон, образующих покрытия с различным блеском (от высокоглянцевых до матовых) и эксплуатирующихся как внутри помещений, так и в атмосферных условиях. Кроме того, на основе этой дисперсии можно выпускать клеевые составы различного назначения, нетканые материалы и текстильные пропиточные составы.

Пленкообразование дисперсий Primal (Rohm & Haas)

Из широкого ассортимента акриловых дисперсий, выпускаемых одним из крупнейших химических концернов Rohm & Haas, остановимся на продукте Primal E-822K — акриловой дисперсии, предназначенной для использования в составе лаков и красок для окрашивания бетонных, оштукатуренных, деревянных, шиферных поверхностей, эксплуатирующихся в промышленности и быту.

Пленкообразование дисперсий Rhodopas (Rhodia)

Одной из широко представленных на российском рынке стиролакриловых дисперсий является продукт Rhodopas DS 910, выпускаемый французской фирмой Rhodia. Это дисперсия анионного типа, устойчивая к пенообразованию, не содержащая алкилфенолэтоксильных ПАВ, с повышенной «пигментной емкостью» (более подробно это понятие рассматривается в гл. 3), позволяющая получать водо- и атмосферостойкие покрытия с хорошими деформационно-прочностными свойствами.

Пленкообразование дисперсий Finndisp (Forcit)

Многие российские производители ВД-ЛКМ работают с продукцией фирмы Forcit (Финляндия), выпускающей широкий ассортимент водных дисперсий акриловых и стиролакриловых сополимеров. К их числу относятся дисперсии Finndisp A 10, А 2001 и 2002, А 05 и другие.

Пленкообразование дисперсий отечественного производства

В последние годы на российском рынке появились водно-дисперсионные акриловые и стиролакриловые сополимеры достаточно высокого качества, изготавливаемые российскими предприятиями. К ним относятся дисперсия «Новопол» («Новоплант», Дзержинск), серия продуктов под торговой маркой «Лакротэн» (ООО «Оргхимпром», Дзержинск), дисперсия 252 (ОАО «Пигмент», Тамбов) и продукты, выпускаемые ООО «Ленхозторг» (С.-Петербург).

Требования к лакокрасочным материалам и покрытиям на их основе

ВД-Л КМ, особенно применяемые в строительстве и быту, должны легко наноситься кистью, валиком, распылителями, в ряде случаев наливом или погружением, не стекать при отверждении с вертикальных поверхностей и не оседать при хранениии. Для формирования покрытий с хорошими декоративными свойствами при различных условиях нанесения краски должны обладать отличным розливом и способностью к пленкообразованию при температурах 5–30°С.

Объемная концентрация пигментов и методы ее опередения

Наиболее важным параметром, характеризующим рецептуру краски, является объемная концентрация пигментов (ОКП). Эта величина представляет собой отношение объема пигментов и наполнителей общему объему отвержденного (сухого) покрытия, выраженное в %:

Компоненты рецептур водно-дисперсионных ЛКМ

В зависимости от области применения ЛКМ строительного назначения и покрытия на их основе должны удовлетворять различным требованиям. Например, к материалам, применяемым для внутренних работ, предъявляют более жесткие требования по наличию запаха, тогда как для фасадных красок это не столь важно, так как основное значение при их использовании имеет атмосферостойкосгь покрытий.

Пленкообразователи

Получение и функции пленкообразователей в рецептурах ВД-ЛКМ были рассмотрены в главе 1. Ниже отметим наиболее важные техническиe требования, предъявляемые к современным пленкообразователям в зависимости от области применения ЛКМ и типа окрашиваемой поверхности:

Пигменты

В рецептурах ВД-ЛКМ используют не только для обеспечения необходимых укрывистости и цвета покрытий, но и повышения атмосферостойкости и стойкости к действию УФ-излучения. В настоящее время наиболее широко применяемым белым пигментом является диоксид титана благодаря более высокому коэффициенту преломления, чем у оксида и сульфида цинка и литопона. Последние мало используются, потому что не обеспечивают высокой белизны и укрывистости покрытия, более склонны к мелению. Обычно их применяют в рецептурах специальных фунгицидных покрытий для защиты каменной кладки.

Наполнители

Наполнители — неорганические соединения, имеющие более низкий коэффициент преломления, чем пигменты (согласно DIN 55943, 55945 значение коэффициента преломления для наполнителей менее 1,7). Перечень стандартных пигментов и наполнителей различных кристаллических форм и значения их коэффициентов преломления приведены в табл. 15. Большинство наполнителей — это природные минералы: кальцит, мел, доломит, каолин, тальк, слюда, диатомитовая земля, барит, кварц. Но некоторые из них получены реакцией осаждения (карбонат кальция или сульфат бария, пирогенный диоксид кремния). Плотность обычных наполнителей составляет 2,5–2,8, барита — 4 г/см³.

Функциональные добавки

Функциональные добавки — это вспомогательные вещества, применяемые для улучшения процессов пленкообразования и нанесения ЛКМ, повышения стабильности и долговечности красок и покрытий, а также для придания им каких-либо специальных свойств. Основные используемые в настоящее время добавки можно разделить по их назначению на следующие группы:

Основные требования

Как говорят старые мастера-отделочники, краска хороша настолько, насколько хороша поверхность, на которую её наносят. Поэтому для выравнивания дефектов подложки и улучшения адгезии отделочного покрытия на окрашиваемую поверхность (древесину, металл и минеральные строительные материалы) в качестве «подслоя» наносят специальные пигментированные или непигментированные грунты. В данной главе рассмотрены грунты по минеральным подложкам.

Водно-дисперсионные грунты на основе акриловых дисперсии

Раньше фунты изготавливали из растворов полимеров (олигомеров), так как они хорошо проникают внутрь пористых подложек и повышают их прочность на достаточную глубину.

Рецептуры грунтов

Непигментированные фунты с хорошей проникающей способностью содержат приблизительно 10% нелетучих веществ и состоят, как правило, из следующих компонентов.

Лакокрасочные материалы для наружных работ

ЛКМ для наружных отделочных работ включают фасадные краски, материалы для минеральных подложек, окрашивания древесины и для текстурированных покрытий. Фасадные краски в свою очередь могут быть водно-дисперсионными, силикатными или силиконовыми. В данной главе рассмотрены белые классические водно-дисперсионные фасадные краски.

Фасадные краски, содержащие органические растворители

Так как в рецептурах водно-дисперсионных фасадных красок используют широкий ассортимент дисперсий различного состава и Тст, они могут содержать значительное количество коалесцентов, являющихся органическими растворителями.

Натурные испытания фасадных покрытий

При производстве и применении фасадных красок постоянно сравнивают чисто акриловые и стиролакриловые дисперсии. Ответы на вопросы по выбору дисперсий, сходство и различие двух типов акриловых дисперсий обсуждаются ниже.

Фасадные краски, не содержащие растворителей

В настоящее время возрастает спрос на водно-дисперсионные ЛКМ, не содержащие даже небольших количеств растворителя. Это требование может быть удовлетворено при использовании дисперсий с МТП ниже 5°С. К таким продуктам могут относиться как акриловые, так и стиролакриловые сополимеры.

Фасадные краски с высоким значением ОКП

В ряде случаев, особенно исходя из соображений экономичности, выпускают высоконаполненные фасадные краски со значением ОКП > 50% вплоть до КОКП.

Такие фасадные краски обычно применяют при реставрации зданий для окрашивания оштукатуренных поверхностей, поэтому покрытия на их основе должны обладать отличной паропроницаемостью.

Рецептуры красок на основе стиролакриловых и акриловых дисперсий

В результате определения и анализа параметров, влияющих на атмосферостойкость фасадных покрытий, предложены рецептуры фасадных красок на основе стиролакриловой дисперсии с массовой долей нелетучих веществ 66% и ОКП 50% (ниже КОКП), и чисто акриловой дисперсии, с массовой долей нелетучих веществ 58% и ОКП 41% (ниже КОКП), представленные, соответственно в табл. 32 и 33. В качестве примеров пленкообразователей выбраны дисперсии Acronal. Рецептуры приводятся в порядке рекомендуемой загрузки.

Лакокрасочные материалы для глянцевых покрытий

ВД-ЛКМ для глянцевых покрытий — это высококачественные материалы, предназначенные для декоративной отделки, образующие покрытия с различным блеском.

Пленкообразователи для красок, образующих глянцевые покрытия

Обычно в качестве пленкообразователей для красок этого типа используют акриловые дисперсии с небольшим размером частиц, массовой долей нелетучих веществ 45–50%, Тст = 15-50С, содержащие в некоторых случаях до 30% стирола. Их выбор зависит от области применения и требований к атмосферостойкости покрытия. Твердые полимеры с высокой Тст используют в рецептурах красок для высокоглянцевых интерьерных покрытий с высокой устойчивостью к царапанию и слипанию. Такие композиции требуют высокого содержания коалесцента (до 10%).

Диоксид титана и процесс диспергирования для красок, образующих глянцевые покрытия

Отрицательное влияние пигментирования на блеск вследствие повышения неровности покрытия обсуждалось выше. Поэтому ясно, что высокий блеск покрытий можно обеспечить только краска с минимальной дисперсностью (рис. 45).

Свойства акриловых водно-дисперсионных красок для глянцевых покрытий

Качество водно-дисперсионных красок, образующих глянцевые покрытия, приближается к качеству традиционных алкидных эмалей, однако по некоторым показателям последние ещё имеют преимущества. В табл. 37 приведены сравнительные свойства водно-дисперсионных акриловых и органоразбавляемых алкидных красок.

Лакокрасочные материалы для внутренних работ

К ЛКМ для внутренних работ относятся краски, используемые для отделочных работ внутри помещений, покрытия на основе которых не подвергаются атмосферному воздействию и УФ-облучению. Как правило, к ним относятся ЛКМ, используемые для окрашивания бетонных, оштукатуренных поверхностей и ДВП, образующие матовые покрытия.

«Пигментная емкость» критическая объемная концентрация пигмента

Пигментная емкость — это способность дисперсии «соединять» пигменты и наполнители, образуя пленку с определенными потребительскими свойствами.

Если в рецептуре краски ОКП < КОКП, образуется сплошная пленка, а при ОКП > КОКП образуется пленка с открытыми порами. Чем выше КОКП краски, обусловленная свойствами дисперсии, тем меньшее её количество требуется для достижения желаемых потребительских свойств, т.е. КОКП определяет экономичность пленкообразователя.

Укрывистость мокрой и высушенной пленки

Укрывистость — это способность ЛКМ скрывать цвет подложки. Желательно, чтобы укрывистость краски была более высокой, что позволит сократить расход материала. Укрывистость зависит от различия коэффициентов преломления используемых материалов (дисперсии, пигментов и наполнителей): чем больше разница, тем выше укрывистость (рис. 48). Значения коэффициентов преломления для основных сырьевых компонентов приведены в табл. 40.