Строительные материалы и изделия

ЛАКОКРАСОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Лакокрасочные материалы (ЛКМ) используются для получе­ния защитных и декоративных покрытий на изделиях. ЛКМ после нанесения на поверхность отвердевают, образуя непроницаемую пленку, которая прочно сцепляется с основанием. Толщина плен­ки может составлять от 10 до 500 мкм. Вещества, способные к образованию такой пленки, называют пленкообразующими. Кроме пленкообразующих веществ в состав ЛКМ входят наполнители, красители и пигменты, пластификаторы, растворители, разбави­тели, сиккативы.

Пленкообразующие вещества (связующие) определяют все ос­новные свойства малярных составов. Они подразделяются на два класса:

1) олигомеры, не способные формировать твердые пленки в обыч­ных условиях без химических реакций (олифы, алкиды, полиурета­ны, уретановые масла, аминосмолы, фенольные смолы, эпоксид­ные смолы, ненасыщенные полиэфиры, хлорированный каучук);

2) полимеры, способные формировать пленки без химических превращений (нитроцеллюлоза, виниловые полимеры, акрило­вые полимеры, латексы: поливинил ацетатные, акриловые, сти - ролбутадиеновые).

Олифы получают из растительных масел. Они подразделяются на натуральные, не содержащие растворителей (льняная, коноп­ляная, подсолнечная и др.), и полунатуральные, содержащие

30.. .45 % растворителя (оксоль, касторовая олифа, алкидные оли­фы (глифталевая и пентафталевая) и комбинированные олифы).

Растворители — это летучие (испаряющиеся) органические жидкости, образующие истинные растворы с пленкообразующи­ми веществами. После нанесения ЛКМ на поверхность раствори­тель испаряется. Наиболее летучим является ацетон; за ним следу­ют этилацетат, бензол, бензин, дихлорэтан, толуол, этанол, кси­лол, уайт-спирит, скипидар.

Разбавители не дают истинных растворов, но образуют со свя­зующим однородные коллоидные смеси (суспензии или эмуль­сии). Ряд красок (известковые, клеевые, цементные, полимерце - ментные, силикатные, вододисперсионные и др.) разбавляются водой.

Пластификаторы придают покрытиям гибкость и эластичность.

Сиккативы ускоряют высыхание олиф. При избытке сиккатива может ускориться старение готового покрытия.

Пигменты — тонкие минеральные порошки, придающие цвет Л КМ. От дисперсности пигмента зависит укрывистость краски — способность делать невидимым цвет подложки. Если размеры час­тиц пигмента превышают толщину пленки покрытия, то поверх­ность получается матовой или шероховатой.

Пигменты бывают черные (сажа, карбонат меди, диоксид мар­ганца); желтые (хроматы свинца, цинка и бария, сульфид кад­мия, оксиды железа); синие и фиолетовые (ультрамарин, бер­линская лазурь, кобальт синий); зеленые (оксид и гидроксид хро­ма); красные (красный оксид железа, селенид кадмия, свинцо­вый сурик, красные кроны); белые (диоксид титана, оксид цин­ка, оксид сурьмы, основной карбонат свинца) и др.

Красители — органические красящие вещества. Они отличают­ся от пигментов большей интенсивностью и яркостью цвета, но меньшей с вето-, термо - и атмосферостойкостью. Применяются следующие красители: черные — нигрозин, индулин; синие — ортолоциановый голубой, монастраль, индатрен; красные — ли - толь, ширлах и др.

Наполнители — минеральные порошки природного (известняк, каолин, диатомит, трепел, тальк, асбест, слюда и др.) или ис­кусственного (аэросил, белая сажа, оксид и гидроксид алюми­ния, бланфикс — синтетический барит и др.) происхождения.

Наполнители применяют для снижения расхода связующего, повышения вязкости составов, уменьшения усадки и увеличения способности Л КМ к шлифованию после отвердевания. Того же самого можно достичь введением пигмента, но поскольку пиг­мент дорогой, его по возможности частично заменяют более де­шевым наполнителем.

Грунтовки — это Л КМ, используемые для первого слоя покры­тия. Их главное назначение — обеспечение высокого сцепления между основанием и покрытием. Для защиты от коррозии сталь­ных конструкций в грунтовку вводят соли фосфорной кислоты, образующие на поверхности металла защитную фосфатную плен­ку. Протекторная защита стали от коррозии (см. подразд. 6.10) обес­печивается грунтовкой, содержащей в качестве наполнителя по­рошок металла с отрицательным по отношению к стали электрод­ным потенциалом (цинка, магния, алюминия). Ржавая поверх­ность не обеспечивает хорошего сцепления с грунтовкой, так как ржавчина слабо связана с металлом. В этом случае либо зачищают металл до блеска, либо используют преобразователи ржавчины — жидкости, содержащие ортофосфорную кислоту, которая при реакции с продуктами коррозии образует соли, прочно удержи­ваемые на поверхности металла в виде пассивирующей фосфат­ной пленки. Преобразователи ржавчины эффективны при толщи­не корродированного слоя не более 40...60 мкм.

Шпатлевки — высоконаполненные Л КМ, предназначенные для выравнивания окрашиваемой поверхности. Шпатлевки содержат повышенное количество наполнителей и представляют собой вяз­кую пастообразную массу. Шпатлевку наносят, как правило, на предварительно загрунтованную поверхность.

Краски — однородные суспензии пигментов в пленкообразую­щих веществах. Различают масляные краски (на основе олиф); во­дорастворимые клеевые краски (на основе животных клеев, водо­растворимых эфиров целлюлозы, поливинилового спирта); сили­катные краски (на основе жидкого стекла); вододисперсионные краски (на основе водных дисперсий полимеров).

Лаки в отличие от красок и эмалей образуют, как правило, прозрачные покрытия, так как не содержат пигментов и напол­нителей и готовятся большей частью на основе прозрачных плен­кообразующих веществ, дающих твердое глянцевое покрытие. Лаки, сильно разбавленные этиловым спиртом, называются политура­ми.

Эмали — суспензии пигментов или их смесей с наполнителями в лаках, образующие после высыхания непрозрачную твердую пленку (глянцевую, матовую, муаровую и др.) с высокими деко­ративными свойствами. По твердости, эластичности и защитным свойствам пленок эмали превосходят масляные и водно-диспер­сионные краски. Пленкообразующими веществами в эмалевых крас­ках служат полимеры. Эмали быстро сохнут, разбавляются уайт - спиритом, скипидаром или водой.

Краски летучесмоляные состоят главным образом из синтети­ческих смол (алкидных, эпоксидных, карбамидо-, меламино - и фенолоформальдегидных, перхлорвиниловых, поливинилхлорид­ных и др.) или производных целлюлозы (этилцеллюлозы, нитро­целлюлозы), пигментов и летучих органических растворителей. Твердение пленки происходит не только вследствие испарения растворителя, но и в результате необратимого химического про­цесса, делающего пленку нерастворимой в органических раство­рителях.

Краски вододисперсионные (латексные) представляют собой пиг­ментированные водные дисперсии полимеров с добавками эмуль­гаторов, стабилизаторов, пластификаторов, наполнителей, дис­пергаторов пигмента и наполнителей, загустителей, консерван­тов, пеногасителей. Их отвердевание происходит вследствие сбли­жения и коагуляции частиц полимера при испарении воды. Водо­дисперсионные краски в зависимости от вида пленкообразующе­го полимера могут быть полиакрилатными (на сополимерах акри­латов со стиролом); поливинилацетатными; бутадиенстирольны - ми и др. Эти краски не являются абсолютно водостойкими (в воде они набухают благодаря микропористости пленок), поэтому их используют внутри помещений, где их способность пропускать пары и газы помогает регулировать влажностный режим. Полиак - рилатные и бутадиенстирольные краски более водостойки, чем краски на основе поливинилацетатной эмульсии.

Вододисперсионные краски имеют высокую адгезию к водо­поглощающим материалам (древесине, бумаге, бетону, штукатур­ным растворам, водоэмульсионным покрытиям) и низкую адге­зию к водонепроницаемым материалам (металлам, стеклу, пласт­массам, битумам, покрытиям масляными красками). Водно-дис­персионные краски нетоксичны, разводятся водой, могут нано­ситься на влажные поверхности, быстро высыхают и дают мато­вые покрытия различных оттенков.

Минеральные краски готовят на основе извести, жидкого стекла (силикатные краски) и портландцемента.

Известковые краски состоят из гашеной извести, воды и щело­честойких пигментов, которые придают краске тот или иной цвет. Встает покрытие благодаря карбонатному твердению извести, для чего необходимы влажные условия в течение некоторого времени. Такое покрытие не водостойко, поэтому наряду с воздушной из­вестью применяют и гидравлическую известь. Повышение водо­стойкости достигается также введением при гашении извести не­большого количества олифы (5... 10 % от массы извести). При этом образуются известковые мыла, не растворимые в воде. В жаркую погоду добавляют поваренную соль, которая является гигроско­пичной и обеспечивает необходимую влажность для твердения извести. Известковые краски применяются в основном для окрас­ки фасадов. Они имеют невысокую стоимость, но недолговечны (служат один—три года).

Водоцементные краски готовят на основе белого или цветных цементов с добавками, ускоряющими схватывание, и пигментов, если они необходимы. Для придания покрытию водоотталкиваю­щих свойств вводят стеарат кальция. Водоцементные краски при­меняются для наружной окраски бетонных, кирпичных и ошту­катуренных поверхностей. При сильном водопоглощении подлож­ки в состав красок добавляют загуститель (1 % карбоксиметилцел - люлозы).

Полимерцементные краски представляют собой композиции из цемента, латекса и воды. Их получают разведением сухих цемент­ных красок поливинилацетатной или поливинилхлоридной вод­ной дисперсией. Такие краски используются для покрытий поверх­ностей из бетона, штукатурных растворов и т. д.

Силикатные краски получают на основе калиевого жидкого стек­ла, щелочестойких пигментов и наполнителей. Для изготовления огнестойких силикатных красок в качестве наполнителя исполь­зуется тонкомолотый вермикулит. Краски заводского производ­ства выпускаются в виде двух компонентов: сухой пигментной смеси и раствора жидкого стекла. Поверхность перед окраской грунтуют жидким стеклом. Применяют силикатные краски для фасадов, реже — для внутренних работ по штукатурке, а также для огнезащиты деревянных конструкций.

Порошковые краски в виде порошкообразных пигментирован­ных полимеров наносят на поверхность металла методом напыле­ния в электростатическом поле. Такая технология, основанная на явлении притяжения разноименно заряженных частиц порошка к поверхности изделия, позволяет получать при последующем оп­лавлении порошкового слоя плотные водонепроницаемые деко­ративные пленки.

Свойства ЛКМ. Степень перетира определяет укрывистость, которая тем выше, чем тоньше частицы пигмента и наполните­лей. Розлив — способность ЛКМ после нанесения на подложку растекаться и выравнивать поверхность покрытия. Способность к шлифованию определяет трудоемкость выравнивания поверхности шлифовальной шкуркой. Способность к полированию характеризу­ют степенью блеска лакокрасочных покрытий. Адгезия — удельная сила сцепления лакокрасочного покрытия с подложкой.

Дефекты лакокрасочных покрытий. К дефектам лакокрасочных покрытий относятся сорность (приставшая пыль), полосатость, кратеры (лопнувшие пузырьки), сморщивание, шагрень, которые устраняются шлифованием с нанесением дополнительных слоев ЛКМ; вздутия, шелушение, выцветание, меление (рыхлый по­рошкообразный слой на поверхности покрытия), трещины, кото­рые устраняются удалением старого покрытия и нанесением но­вого. Дефекты возникают из-за несовместимости ЛКМ, их плохо­го качества или нарушения технологии покраски. Лучше всего со­вмещаются материалы на одинаковом связующем. Масляные со­ставы совместимы с синтетическими. Водоразбавляемые краски и клеи имеют низкую адгезию к масляным и синтетическим покры­тиям.

По качеству и стоимости краски подразделяются на группы:

1) Good — недорогие краски с расходом 0,1 л/м2 и более;

2) Premium — высококачественные краски средней стоимости с расходом 0,08 л/м2 и более;

3) Superior — дорогие краски для создания идеальных покры­тий с минимальной долговечностью 15 лет и расходом 0,06 л/м2 и более.

Продукцию первой ценовой группы производят компании Poufarb (Польша), Dyo (Турция), «Ольвия-Вапа», «Пигмент», «ЭМ-пилс» (Россия); второй ценовой группы — Caparol, Alligator (ФРГ), Elegant (Канада); третьей ценовой группы — Sigma Coating, Supro (Голландия), Tikkurila (Финляндия), Sadolin, Akzo Nobel (Швеция).

[1] Все кольцесосудистые породы являются ядровыми.

[2] Термин «ситалл» образован из слов «стекло» и «кристалл».

[3] Активностью цемента называется предел прочности при сжатии стандарт­ных образцов-балочек.

[4] Согласно закону водоцементного отношения (см. подразд. 9.5) прочность от Ц и г не зависит.

[5] Положение максимума зависимости ОК(т) мало зависит от Ц (см. рис. 9.4).

[6] Марка мастики состоит из следующих обозначений: первая буква М — мастика; вторая и третья буквы: Б — битумная; БР — битумно-резиновая; Д — дегтевая; Г — гудрокамовая; К — кровельная. Буква Г или X после черточки — горячая или холодная. Число — теплостойкость, °С.

[7] Гибкость характеризуют наинизшей температурой, при которой материал при сгибании по оправке определенного радиуса еще не обнаруживает наруше­ний сплошности.

[8] Радикалами называются части молекул органических соединений, которые при химических реакциях переходят ИЗ ИСХОДНЫХ продуктов В конечные бс_> вся­ких изменений. В формулах их часто обозначают буквой R.

[9] Указанные названия применяются только в отношении фенолоальдегид­ных полимеров.

[10] К простым полиэфирам относятся соединения, содержащие в основной цепи простую эфирную связь —С—О—С — . Эти полимеры получают полимери­зацией.

[11] Термин «ненасыщенные» означает, что в молекулах имеются двойные или тройные связи.

[12] Нуклезиаты образуют многочисленные, равномерно распределенные «за­родыши» пор, которые затем используются порообразователем.