Лакокрасочные покрытия. Покрытие лакокрасочное: виды и способы примения

Покрытие лакокрасочное используется сегодня во множестве различных сфер, ведь оно отличается массой преимуществ. Одним из основных условий обеспечения всех этих достоинств является корректное использование, и именно поэтому важно знать, какими бывают такие покрытия, как их правильно наносить.

Что это?

Покрытие лакокрасочное представляет собой сформировавшуюся пленку лакокрасочного вещества, нанесенного на определенную поверхность. Она может образовываться на различных материалах. Сам же химический процесс, благодаря которому формируется покрытие лакокрасочное, включает в себя, в первую очередь, высыхание, а потом финишное затвердевание нанесенного материала.

Главной функцией таких покрытий является обеспечение эффективной защиты от каких-либо разрушений, а также придание любым поверхностям привлекательного внешнего вида, цвета и фактуры.

Виды

В зависимости от эксплуатационных свойств покрытие лакокрасочное может относиться к одному из следующих видов: водоустойчивые, маслобензостойкие, атмосферостойкие, термостойкие, химстойкие, консервационные, электроизоляционные, а также специального назначения. Последние включают в себя следующие подтипы:

• Противообрастающее покрытие лакокрасочное (ГОСТ Р 51164-98 и другие) представляет собой основной материал в судовой промышленности. При помощи него исключается риск обрастания подводных частей судов, а также всевозможных гидротехнических конструкций какими-либо водорослями, ракушками, микроорганизмами или другими веществами.
• Светоотражающее покрытие лакокрасочное (ГОСТ P 41.104-2002 и другие). Имеет способность к люминесценции в видимой зоне спектра при наличии воздействия облучением, светом.
• Термоиндикаторные. Позволяют изменить яркость или цвет свечения при наличии определенной температуры.
• Огнезащитные, которые препятствуют распространению пламени или же исключают возможность воздействия на защищаемую поверхность высоких температур.
• Противошумные. Обеспечивают защиту от проникновения звуковых волн через поверхность.

В зависимости от внешнего вида лакокрасочное покрытие может принадлежать к одному из семи классов, каждый из которых отличается уникальным составом, а также химической природой пленкообразователя.

Материалы

Всего принято использовать несколько типов материалов, основанных на:

• термопластичных пленкообразователях;
• термореактивных пленкообразователях;
• растительных маслах;
• модифицированных маслах.

Все перечисленные выше лакокрасочные покрытия сегодня довольно широко используются практически во всех сферах народного хозяйства, а также получили распространение в быту.

Статистика

Во всем мире производится ежегодно более 100 млн тонн лакокрасочных материалов, при этом более половины от всего этого количества используется в сфере машиностроения, в то время как четверть применяется в строительстве и ремонте.

Для изготовления лакокрасочных покрытий, которые потом применяются в отделке, используются предельно простые технологии производства, которые в основном предусматривают использование в качестве основы таких пленкообразователей, как водные дисперсии поливинилацетата, казеин, акрилаты и прочие аналогичные компоненты, основанные на жидком стекле.

В преимущественном большинстве случаев такие покрытия изготавливаются посредством нанесения специальных материалов в несколько слоев, благодаря чему достигаются максимально высокие показатели безопасности защищаемой поверхности. В основном их толщина составляет от 3 до 30 мкм, при этом из-за таких низких показателей достаточно сильно затрудняется определение толщины лакокрасочного покрытия в бытовых условиях, где нет возможности использовать специальные приборы.

Специальные покрытия

Чтобы получить многослойное защитное покрытие, принято наносить сразу несколько слоев материала различных видов, при этом у каждого слоя есть своя конкретная функция.

Прибор для проверки лакокрасочного покрытия применяется для того, чтобы убедиться в таких свойствах нижнего слоя, как обеспечение первичной защиты, адгезия к подложке, замедление и других.

Покрытие, которое отличается максимальными защитными характеристиками, должно включать в себя несколько основных слоев:

• шпатлевка;
• грунтовка;
• фосфатный слой;
• от одного до трех слоев эмали.

В некоторых случаях, если прибор для проверки лакокрасочного покрытия показал неудовлетворительные значения, дополнительно может наноситься лак, при помощи которого обеспечиваются более эффективные защитные свойства, а также некая декоративность. При получении прозрачных покрытий лак принято наносить непосредственно на ту поверхность изделий, которой требуется обеспечение максимальной защиты.

Изготовление

Технологический процесс, с помощью которого получаются комплексные лакокрасочные покрытия, включает в себя несколько десятков различных операций, которые относятся к подготовке поверхности, нанесению лакокрасочного материала, сушке и проведению промежуточной обработки.

Выбор какого-то конкретного технологического процесса непосредственно зависит от типа используемых материалов, а также условий эксплуатации самой поверхности. Помимо этого, учитываются форма и габариты объекта, на который они наносятся. Качество подготовки поверхности перед нанесением окраски, а также правильный выбор того, какое лакокрасочное покрытие использовать, значительно определяет адгезионную прочность материала, а также его долговечность.

Подготовка поверхности включает в себя очистку с помощью ручного или же механизированного инструмента, дробеструйную или а также обработку с использованием различных химических средств, которая подразумевает ряд операций:

Обезжиривание поверхности. К примеру, это касается обработки специализированными водными растворами или же смесями, в которые входят ПАВ и прочие добавки, органическими растворителями или специализированными эмульсиями, включающими в свой состав воду и органический растворитель.

Травление. Полное удаление ржавчин, окалин, а также других продуктов коррозии с защищаемой поверхности. В преимущественном большинстве случаев данная процедура осуществляется уже после того как была проведена проверка лакокрасочного покрытия автомобиля или других изделий.

Нанесение конверсионных слоев. Оно предусматривает изменение изначальной природы поверхности и довольно часто используется при необходимости создания комплексных лакокрасочных покрытий с большим сроком службы. В частности, сюда входит фосфатирование и оксидирование (в преимущественном большинстве случаев электрохимическим методом на аноде).

Формирование металлических подслоев. Сюда входит цинкование и кадмирование (в основном с использованием электрохимического метода на катоде). Обработка поверхности с использованием химических средств в основном осуществляется путем окунания или же обливания изделия специализированным рабочим раствором в условиях полностью автоматизированной или механизированной конвейерной окраски. Вне зависимости от того, какие используются виды лакокрасочных покрытий, применение химических средств позволяет добиться высокого качества подготовки поверхности, но при этом предусматривает дальнейшую промывку водой и горячую сушку поверхности.

Как наносятся жидкие покрытия?

После того как выбираются необходимые материалы, а также проверяется качество лакокрасочного покрытия, выбирается способ нанесения его на поверхность, которых существует несколько:

• Ручной. Применяется для проведения окраски различных крупногабаритных изделий, а также для проведения бытового ремонта и устранения всевозможных бытовых дефектов. В основном принято использовать лакокрасочную продукцию естественной сушки.
• валковый. Механизированное нанесение, которое предусматривает использование системы валиков. Применяется для нанесения материалов на плоские изделия, такие как полимерные пленки, листовой и рулонный прокат, картон, бумага и множество других.
• струйный. Обрабатываемое изделие проводится через специальную «завесу» из соответствующего материала. При помощи такой технологии может наноситься лакокрасочное покрытие машины, различного бытового оборудования и еще целого ряда других изделий, при этом для отдельных деталей чаще используется облив, в то время как наливом обрабатываются плоские изделия, такие как листовой металл, а также щитовые элементы мебели и другие.

Методы окунания и облива в преимущественном большинстве случаев принято использовать для того, чтобы наносить слои лакокрасочного покрытия на изделия обтекаемой формы, имеющие гладкую поверхность, если нужно окрасить их в один цвет. Для получения лакокрасочных покрытий, имеющих равномерную толщину без каких-либо наплывов или подтеков, после окраски изделия в течение определенного времени выдерживают в парах растворителя, поступающих непосредственно из сушильной камеры. Здесь важно провести правильно определение толщины лакокрасочного покрытия.

Окунание в ванну

Традиционное лакокрасочное покрытие лучше всего удерживается на поверхности после того, как изделие извлекается из ванны после смачивания. Если рассматривать водоразбавляемые материалы, то здесь принято использовать окунание с хемо-, электро- и термоосаждением. В соответствии со знаком заряда поверхности изделия, которое подвергается обработке, различается като- и анофоретическое электроосаждения.

При использовании катодной технологии получаются такие покрытия, которые имеют достаточно высокую коррозийную устойчивость, в то время как использование самой технологии электроосаждения позволяет добиться эффективной кромок и острых узлов изделия, а также внутренних полостей и сварных швов. Единственной же неприятной особенностью данной технологии является то, что наносится в данном случае только один слой материала, так как первый слой, который является диэлектриком, будет препятствовать электроосаждению последующих. Также стоит отметить тот факт, что этот метод может сочетаться с предварительным нанесением специального пористого осадка, сформированного из суспензии пленкообразователя.

При хемоосаждении используется дисперсионный лакокрасочный материал, в состав которого входят всевозможные окислители. В процессе их взаимодействия с металлической подложкой на ней формируется достаточно высокая концентрация особых поливалентных ионов, что обеспечивает коагуляцию приповерхностных слоев использующегося материала.

В случае использования термоосаждения осадок создается на нагретой поверхности, и в данной ситуации в воднодисперсионный лакокрасочный материал вводится специализированная добавка, теряющая растворимость в случае нагрева.

Распыление

Данная технология также распределяется на три основные разновидности:

• Пневматическое. Предусматривает использование автоматических или же ручных пистолетообразных распылителей с лакокрасочными материалами при температуре 20-85 о С, которые подаются под высоким давлением. Применение такого метода отличается достаточно высокой производительностью, а также позволяет добиться неплохого качества лакокрасочных покрытий вне зависимости от формы поверхностей.
• Гидравлическое. Осуществляется под давлением, которое создается специализированным насосом.
• Аэрозольное. Применяются баллончики, заполненные пропеллентом и лакокрасочными материалами. По ГОСТ лакокрасочное покрытие легковых автомобилей может наноситься и с применением такого метода, а помимо этого его активно используют при покраске мебели и еще целого ряда других изделий.

Довольно важным недостатком, которым отличаются практически все существующие методы распыления, является наличие довольно существенных потерь материала, так как аэрозоль уносится вентиляцией, оседает на стенах камеры и в используемых гидрофильтрах. При этом стоит отметить, что потери при пневмораспылении могут достигать 40%, что представляет собой довольно существенный показатель.

Чтобы хоть как-то сократить такие потери, принято использовать технологию распыления в специальном электрическом поле высокого напряжения. Частицы материала в результате или же контактного заряжения получают заряд, после чего оседают на окрашиваемом изделии, которое в данном случае служит электродом противоположного знака. При помощи такого метода в преимущественном большинстве случаев принято наносить различные многослойные лакокрасочные покрытия на металлы и простые поверхности, среди которых, в частности, можно выделить древесину или пластмассу с токопроводящим покрытием.

Как наносятся порошковые материалы?

Всего используется три основных метода, которыми осуществляется нанесение лакокрасочных покрытий в виде порошка:

• насыпание;
• напыление;
• нанесение в псевдоожиженном слое.

Преимущественное большинство технологий нанесения ЛКМ принято использовать в процессе окраски изделий непосредственно на поточных конвейерных линиях, благодаря чему при повышенных температурах формируются устойчивые покрытия, отличающиеся достаточно высокими потребительскими и техническими свойствами.

Также градиентные лакокрасочные покрытия получаются посредством единоразового нанесения материалов, которые включают в себя смеси порошков, дисперсий или растворов пленкообразователей, не характеризующихся термодинамической совместимостью. Последние могут самостоятельно расслаиваться в процессе испарения общего растворителя или же при нагреве пленкообразователей выше температур текучести.

За счет избирательного смачивания подложки один пленкообразователь обеспечивает обогащение поверхностных слоев лакокрасочных покрытий, в то время как второй, в свою очередь, обогащает нижние. Таким образом, создается структура многослойного покрытия.

При этом стоит отметить, что технологии в этой сфере постоянно совершенствуются и улучшаются, в то время как старые методы забываются. В частности, сегодня покрытие лакокрасочное (система 55) по ГОСТ 6572-82 уже не применяется для обработки двигателей, тракторов и самоходных шасси, хотя раньше его применение было весьма распространенным.

Сушка

Сушка нанесенных покрытий осуществляется при температуре от 15 до 25 о С, если речь идет о холодной или естественной технологии, а также может осуществляться при повышенных температурах при использовании «печных» методов.

Естественная применяется в случае использования лакокрасочных материалов, основанных на термопластичных быстровысыхающих пленкообразователях и тех, которые имеют ненасыщенные связи в молекулах, использующих в качестве отвердителей влагу или кислород, такие как полиуретаны и алкидные смолы. Также стоит отметить, что довольно часто естественная сушка встречается в случае использования двухупаковочных материалов, в которых применение отвердителя осуществляется перед нанесением.

Наиболее популярными технологиями термоотверждения покрытия стоит назвать следующие:

• Конвективные. Изделие обогревается при помощи циркулирующего горячего воздуха.
• Терморадиационные. В качестве источника обогрева используется инфракрасное излучение.
• Индуктивные. Для сушки изделие размещается в переменном электромагнитном поле.

Чтобы получить лакокрасочные покрытия, основанные на ненасыщенных олигомерах, принято использовать также технологию отверждения под воздействием ультрафиолетовых излучений или ускоренных электронов.

Дополнительные процессы

В ходе проведения сушки происходит множество химических и физических процессов, которые в итоге приводят к созданию высокозащищенных лакокрасочных покрытий. В частности, сюда входит удаление воды и органического растворителя, смачивание подложки, а также поликонденсация или полимеризация, если речь идет о реакционноспособных пленкообразователях с образованием сетчатых полимеров.

Создание покрытий из порошковых материалов включает в себя обязательное оплавление различных частиц пленкообразователя, а также слипание сформировавшихся капель и смачивание ими подложки. Также стоит отметить, что в некоторых ситуациях принято использовать термоотверждение.

Промежуточная обработка

Проведение промежуточной обработки предусматривает:

• Шлифование при помощи абразивных шкурок нижних слоев ЛКМ, чтобы удалить какие-либо посторонние включения, а также придать матовость и улучшить адгезию между несколькими слоями.
• Полировка верхнего слоя с применением специализированных паст, чтобы лакокрасочные покрытия получили зеркальный блеск. В качестве примера можно привести технологические схемы окраски, использующиеся при обработке кузовов легковых автомобилей и включающие в себя обезжиривание, фосфатирование, охлаждение, сушку, грунтование и отверждение поверхности с последующим нанесением герметизирующих, шумоизолирующих и ингибирующих составов, а также проведение еще целого ряда других процедур.

Свойства нанесенных покрытий определяются составом используемых материалов, а также структурой самого покрытия.

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.

ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ образуются в результате пленкообразования (высыхания, отверждения) лакокрасочных материалов, нанесенных на пов-сть (подложку). Осн. назначение: защита материалов от разрушения (напр., металлов - от коррозии, дерева - от гниения) и декоративная отделка пов-сти. По эксплуатац. св-вам различают Л. п. атмосфере-, водо-, масло- и бензостойкие, химически стойкие, термостойкие, электроизоляционные, консервационные, а также спец. назначения. К последним относятся, напр., противообрастающие (препятствуют обрастанию подводных частей судов и гидротехн. сооружений морскими микроорганизмами), светоотражающие, светящиеся (способны к люминесценции в видимой области спектра при облучении светом или радиоактивным излучением), термоиндикаторные (изменяют цвет или яркость свечения при определенной т-ре), огнезащитные, противошумные (звукоизолирующие). По внеш. виду (степень глянца, волнистость пов-сти, наличие дефектов) Л. п. принято подразделять на 7 классов. Для получения Л. п. применяют разнообразные (ЛКМ), различающиеся по составу и хим. природе пленкообразователя . О ЛКМ на основе термопластичных пленкообразователей см., напр., Битумные , Эфироцеллюлозные лаки, о ЛКМ на основе термореактивных пленкообразователей - Полиэфирные лаки, Полиуретановые лаки и др.; к ЛКМ на основе масел относятся олифы, масляные краски, к модифицированным маслами - алкидные лаки (см. Алкидные смолы ). Используют Л. п. во всех отраслях народного хозяйства и в быту. Мировое произ-во ЛКМ составляет ок. 20 млн. т/год (1985). Более 50% всех ЛКМ расходуется в машиностроении (из них 20% - в автомобилестроении), 25% - в строит. индустрии. В стр-ве для получения Л. п. (отделочные) применяют упрощенные технологии изготовления и нанесения ЛКМ гл. обр. на основе таких пленкообразователей, как , водные дисперсии поливинилацетата, акрилатов или др., жидкое стекло. Большинство Л. п. получают нанесением ЛКМ в неск. слоев (см. рис.). Толщина однослойных Л. п. колеблется в пределах 3-30 мкм (для тиксотропных ЛКМ - до 200 мкм), многослойных - до 300 мкм. Для получения многослойных, напр. защитных, покрытий наносят неск. слоев разнородных ЛКМ (т. наз. комплексные Л. п.), при этом каждый слой выполняет определенную ф-цию: ниж. слой - грунт (получают нанесением грунтовки ) обеспечивает адгезию комплексного покрытия к подложке, замедление электрохим. коррозии

Защитное лакокрасочное покрытие (в разрезе): 1 -фосфатный слой; 2 - грунт; 3 - шпатлевка; 4 и 5 - слои .

металла; промежуточный - шпатлевка (чаще применяют "второй грунт", или т. наз. грунт-шпатлевку) - выравнивание пов-сти (заполнение пор, мелких трещин и др. дефектов); верхние, покровные, слои (эмали; иногда для повышения блеска последний слой - лак) придают декоративные и частично защитные св-ва. При получении прозрачных покрытий лак наносят непосредственно на защищаемую пов-сть. Технол. процесс получения комплексных Л. п. включает до неск. десятков операций, связанных с подготовкой пов-сти, нанесением ЛКМ, их сушкой (отверждением) и промежут. обработкой. Выбор технол. процесса зависит от типа ЛКМ и условий эксплуатации Л. п., природы подложки (напр., сталь, Аl, др. и сплавы, строит, материалы), формы и габаритов окрашиваемого объекта. Качество подготовки окрашиваемой пов-сти в значит. степени определяет адгезионную Л. п. к подложке и его долговечность. Подготовка металлич. пов-стей заключается в их очистке ручным или механизир. инструментом, пескоструйной либо дробеструйной обработкой или др., а также хим. способами. Последние включают: 1) обезжиривание пов-сти, напр. обработка водными р-рами NaOH, а также Na 2 CO 3 , Na 3 PO 4 или их смесей, содержащими ПАВ и др. , орг. р-рителями (напр., бензином, уайтспиритом, три- или тетрахлорэтиленом) либо эмульсиями, состоящими из орг. р-рителя и воды; 2) - удаление окалины, ржавчины и др. продуктов коррозии с пов-сти (обычно после ее обезжиривания) действием, напр., в течение 20-30 мин 20%-ной H 2 SO 4 (70-80 °С) или 18-20%-ной НСl (30-40 °С), содержащими 1-3% ингибитора кислотной коррозии; 3) нанесение конверсионных слоев (изменение природы пов-сти; используется при получении долговечных комплексных Л. п.): а) фосфатирование, к-рое заключается в образовании на пов-сти стали пленки нерастворимых в воде трехзамещенных ортофосфатов, напр. Zn 3 (PO 4) 2 . Fe 3 (PO 4) 2 , в результате обработки металла водорастворимыми однозамещенными ортофосфатами Mn-Fe, Zn или Fe, напр. Mn(H 2 PO 4) 2 -Fe(H 2 PO 4) 2 , либо тонкого слоя Fe 3 (PO 4) 2 при обработке стали р-ром NaH 2 PO 4 ; б) (чаще всего электрохим. способом на аноде); 4) получение металлич. подслоев - цинкование или кадмирование (обычно электрохим. способом на катоде). Обработку пов-сти хим. методами обычно осуществляют окунанием или обливанием изделия рабочим р-ром в условиях механизир. и автоматизир. конвейерной окраски. Хим. методы обеспечивают высокое качество подготовки пов-сти, но сопряжены с послед. промывкой водой и горячей сушкой пов-стей, а следовательно, с необходимостью очистки сточных вод.
Методы нанесения жидких ЛКМ.
1. Ручной (кистью, шпателем, валиком) - для окраски крупногабаритных изделий (строит, сооружении, нек-рых пром. конструкций), исправления дефектов, в быту; используются ЛКМ естеств. сушки (см. ниже).
2. Валковый - механизир. нанесение ЛКМ с помощью системы валиков обычно на плоские изделия (листовой и рулонный прокат, полимерные пленки, щитовые элементы мебели, картон, металлич. фольга).
3. Окунание в ванну, заполненную ЛКМ. Традиционные (органоразбавляемые) ЛКМ удерживаются на пов-сти после извлечения изделия из ванны вследствие смачивания. В случае водоразбавляемых ЛКМ обычно применяют окунание с электро-, хемо- и термоосаждением. В соответствии со знаком заряда пов-сти окрашиваемого изделия различают ано- и катофоретич. - частицы ЛКМ движутся в результате электрофореза к изделию, к-рое служит соотв. анодом или катодом. При катодном электроосаждении (не сопровождающемся окислением металла, как при осаждении на аноде) получают Л. п., обладающие повыш. коррозионной стойкостью. Применение метода элект-роосаждения позволяет хорошо защитить от коррозии острые углы и кромки изделия, сварные швы, внутр. полости, но нанести можно только один слой ЛКМ, т. к. первый слой, являющийся диэлектриком, препятствует электроосаждению второго. Однако этот метод можно сочетать с предварит. нанесением пористого осадка из др. пленкообразователя; через такой слой возможно электроосаж. При хемоосаждении. используют ЛКМ дисперсионного типа, содержащие ; при их взаимод. с металлич. подложкой на ней создается высокая поливалентных ионов (Ме 0:Ме +n), вызывающих коагуляцию приповерхностных слоев ЛКМ. При термоосаждении осадок образуется на нагретой пов-сти; в этом случае в воднодисперсионный ЛКМ вводят спец. добавку ПАВ, теряющего р-римость при нагревании.
4. Струйный облив (налив) - окрашиваемые изделия проходят через "завесу" ЛКМ. Струйный облив применяют для окраски узлов и деталей разл. машин и оборудования, налив - для окраски плоских изделий (напр., листового металла, щитовых элементов мебели, фанеры). Методы облива и окунания применяют для нанесения ЛКМ на изделия обтекаемой формы с гладкой пов-стью, окрашиваемые в один цвет со всех сторон. Для получения Л, п. равномерной толщины без подтеков и наплывов окрашенные изделия выдерживают в парах р-рителя, поступающих из сушильной камеры.
5. Распыление:
а) пневматическое - с помощью ручных или автоматич. пистолетообразных краскораспылителей, ЛКМ с т-рой от комнатной до 40-85 °С подается под давлением (200-600 кПа) очищенного воздуха; метод высокопроизводителен, обеспечивает хорошее качество Л. п. на пов-стях разл. формы;
б) гидравлическое (безвоздушное), осуществляемое под давлением, создаваемым насосом (при 4-10 МПа в случае подогрева ЛКМ, при 10-25 МПа без подогрева);
в) аэрозольное - из баллончиков, заполненных ЛКМ и пропеллентом; применяют при подкраске автомашин, мебели и др.
Существ. недостаток методов распыления - большие потери ЛКМ (в виде устойчивого аэрозоля, уносимого в вентиляцию, из-за оседания на стенах окрасочной камеры и в гидрофильтрах), достигающие 40% при пневмораспылении. С целью сокращения потерь (до 1-5%) используют распыление в электростатич. поле высокого напряжения (50-140 кВ): частицы ЛКМ в результате коронного разряда (от спец. электрода) или контактного заряжения (от распылителя) приобретают заряд (обычно отрицательный) и осаждаются на окрашиваемом изделии, служащем электродом противоположного знака. Этим методом наносят многослойные Л. п. на металлы и даже неметаллы, напр. на древесину с влажностью не менее 8%, с токопроводящим покрытием. Методы нанесения порошковых ЛКМ: насыпание (насеивание); напыление (с подогревом подложки и газопламенным или плазменным нагревом порошка, либо в электростатич. поле); нанесение в псевдоожиженном слое, напр. вихревом, вибрационном. Мн. методы нанесения ЛКМ применяют при окраске изделий на конвейерных поточных линиях, что позволяет формировать Л. п. при повыш. т-рах, а это обеспечивает их высокие техн. св-ва. Получают также т. наз. градиентные Л. п. путем одноразового нанесения (обычно распылением) ЛКМ, содержащих смеси дисперсий, порошков или р-ров термодинамически несовместимых пленкообразователей. Последние самопроизвольно расслаиваются при испарении общего р-рителя или при нагр. выше т-р текучести пленкообразователей. Вследствие избират. смачивания подложки один пленко-образователь обогащает поверхностные слои Л. п., второй - нижние (адгезионные). В результате возникает структура многослоевого (комплексного) Л. п. Сушку () нанесенных ЛКМ осуществляют при 15-25 °С (холодная, естеств. ) и при повыш. т-рах (горячая, "печная" сушка). Естеств. сушка возможна при использовании ЛКМ на основе быстровысыхающих термопластичных пленкообразователей (напр., перхлорвиниловых смол, нитратов целлюлозы) или пленкообразователей, имеющих ненасыщ. связи в молекулах, для к-рых отвердителями служат О 2 воздуха или влага, напр. и полиуретаны соотв., а также при применении двухупаковочных ЛКМ (отвердитель в них добавляется перед нанесением). К последним относятся ЛКМ на основе, напр., эпоксидных смол, отверждаемых ди- и полиаминами. Сушку ЛКМ в пром-сти осуществляют обычно при 80-160 °С, порошковых и нек-рых специальных ЛКМ - при 160-320 °С. В этих условиях ускоряется улетучивание р-ритсля (обычно высококипящего) и происходит т. наз. термоотверждение реакционноспособных пленкообразователей, напр. алкидных, меламино-алкидных, феноло-формальд. смол. наиб. распространенные методы термоотвсрждения -конвективный (изделие обогревается циркулирующим горячим воздухом), терморадиационный (источник обогрева - ИК излучение) и индуктивный (изделие помещается в переменное электромагн. поле). Для получения Л. п. на основе ненасыщ. олигомеров используют также отверждение под действием УФ излучения, ускоренных электронов (электронного пучка). В процессе сушки протекают разл. физ.-хим. процессы, приводящие к формированию Л. п., напр. подложки, удаление орг. р-рителя и воды, и (или) в случае реакционноспособных пленкообразователей с образованием сетчатых полимеров (см. также Отверждение ). Формирование Л. п. из порошковых ЛКМ включает оплавление частиц пленкообразователя, слипание возникших капелек и смачивание ими подложки и иногда термоотверждение. Пленкообразование из воднодисперсионных ЛКМ завершается процессом аутогезии (слипания) полимерных частиц, протекающим выше т. наз. миним. т-ры пленкообразования, близкой к т-ре стеклования пленкообразователя. Формирование Л. п. из органодисперсионных ЛКМ происходит в результате коалесценции полимерных частиц, набухших в р-рителе или пластификаторе в условиях естеств. сушки, при кратковременном нагревании (напр., 3-10 с при 250-300 °С). Промежуточная обработка Л. п.: 1) шлифование абразивными шкурками ниж. слоев Л. п. для удаления посторонних включений, придания матовости и улучшения адгезии между слоями; 2) верх, слоя с использованием, напр., разл. паст для придания Л. п. зеркального блеска. Пример технол. схемы окраски кузовов легковых автомобилей (перечислены последоват. операции): обезжиривание и фосфатирование пов-сти, сушка и охлаждение, грунтование электрофорезной грунтовкой, отверждение (180 °С, 30 мин), охлаждение, нанесение шумоизолирующего, герметизирующего и ингибирующего составов, нанесение эпоксидной грунтовки двумя слоями, отверждение (150 °С, 20 мин), охлаждение, шлифование грунтовки, протирка кузова и обдув воздухом, нанесение двух слоев алкидно-меламиновой эмали, сушка (130-140 °С, 30 мин). Свойства покрытий определяются составом ЛКМ (типом пленкообразователя, пигментом и др.), а также структурой покрытий. наиб. важные физ.-мех. характеристики Л. п. - адгезионная прочность к подложке (см. Адгезия ), твердость, прочность при изгибе и ударе. Кроме того, Л. п. оцениваются на влагонепроницаемость, химстойкость и др. защитные св-ва, комплекс декоративных св-в, напр. прозрачность или укрывистость (непрозрачность), интенсивность и чистота цвета, степень блеска. Укрывистость достигается введением в ЛКМ наполнителей и пигментов. Последние могут выполнять также и др. ф-ции: окрашивать, повышать защитные св-ва (противокоррозионные) и придавать спец. св-ва покрытиям (напр., электропроводимость, теплоизолирующую способность). Объемное содержание пигментов в эмалях составляет <30%, в грунтовках - ок. 35%, а в шпатлевках - до 80%. Предельный "уровень" пигментирования зависит также от типа ЛКМ: в порошковых красках - 15-20%, а в воднодисперсионных - до 30%. Большинство ЛКМ содержат орг. р-рители, поэтому произ-во Л. п. является взрыво- и пожароопасным. Кроме того, применяемые р-рители токсичны (ПДК 5-740 мг/м 3). После нанесения ЛКМ требуется обезвреживание р-рителей, напр. термич. или каталитич. окислением (дожиганием) отходов; при больших расходах ЛКМ и использовании дорогостоящих р-рителей целесообразна их утилизация - поглощение из паровоздушной смеси (содержание р-рителей не менее 3-5 г/м 3) жидким или твердым (активированный уголь, цеолит) поглотителем с послед. регенерацией, В этом отношении преимущество имеют ЛКМ, не содержащие орг. р-рителей (см. Водоэмульсионные , Порошковые краски ), и ЛКМ с повышенным (/70%) содержанием твердых в-в. В то же время наилучшими защитными св-вами (на единицу толщины), как правило, обладают Л. п. из ЛКМ. используемых в виде р-ров. Бездефектность Л. п., улучшение смачивания подложки, устойчивость при хранении (предотвращение оседания пигментов) эмалей, водно- и органо-дисперсионных красок достигается введением в ЛКМ на стадии изготовления или перед нанесением функцион. добавок; напр., рецептура воднодисперсионных красок обычно включает 5-7 таких добавок (диспергаторы, смачиватели, коалесценты, антивспениватели и др.). Для контроля качества и долговечности Л. п. проводят их внеш. осмотр и определяют с помощью приборов (на образцах) св-ва - физико-мех. ( , эластичность, твердость и др.), декоративные и защитные (напр., антикоррозионные св-ва, атмосферостойкость, водопоглощение). Качество Л. п. оценивают по отдельным наиб. важным характеристикам (напр., атмосферостойкие Л. п. - по потере блеска и мелению) или по квалиметрич. системе: Л. п. в зависимости от назначения характеризуют определенным набором псв-в, значения к-рых x i (i Рубрика термина: Лаки Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

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.