10. Лакокрасочные составы и клеи

Лакокрасочными составами называют материалы, наносимые в жидком виде тонкими слоями на окрашиваемую или лакируемую поверхность и образующие после высыхания твердую пленку, прочно сцепляющуюся с поверхностью. Толщина наносимого слоя может быть от 60 до 500 мкм в зависимости от применяемого материала.

Лакокрасочные материалы состоят из двух основных компонентов – сухого вещества и связующего. В состав сухого вещества входят пигменты и наполнители, а в состав связующего – разнообразные виды связующего вещества и растворители.

Клеи – растворы, дисперсии или расплавы высокомолекулярных органических и неорганических веществ, применяемые для склеивания (соединения) различных материалов.

Склеивание основано на явлении адгезии – прочного прилипания клеящей пленки к склеиваемым материалам. Прочность склеивания определяется также когезией – прочностью самой клеящей пленки. Прочное склеивание может быть достигнуто при использовании клеящего вещества с высокими адгезионными и когезионными свойствами. Для склеивания необходимо хорошее смачивание соединяемых поверхностей и их плотное прилегание друг к другу.

10.1. Пигменты и наполнители

Пигментами называют тонко измельченные цветные порошки минерального и органического происхождения, нерастворимые в воде и в органических растворителях (масла, скипидар, спирты), но способные при равномерном смешивании с ними образовывать красочные составы.

Пигменты можно разделить на две основные группы: неорганические (минеральные) природные и искусственные, состоящие в основном из оксидов и солей различных металлов, и органические, изготавливаемые из различных органических соединений (бензола, антрацена, нафталина) и других углеводородных продуктов. В таблице 10 приведена номенклатура наиболее распространенных пигментов.

Таблица 10. Номенклатура сухих пигментов

Цвет	Минеральные		Органические
	искусственные	природные
Белый	Белила цинковые - « - литопоновые - « - свинцовые - « - титановые	Мел Известняк молотый Каолин Ангидрит
Желтый	Марс желтый Крон свинцовый - « - цинковый	Охра Сиена	Пигмент желтый Лак желтый
Оранжевый	Сурик свинцовый Крон оранжевый Марс оранжевый		Пигмент оранжевый Лак оранжевый
Красный	Английская красная Сурик железный Мумия Марс красный	Сурик железный Мумия	Пигмент алый Лак рубиновый Лак алый
Синий	Лазурь берлинская Кобальт синий Ультрамарин		Пигмент голубой Лак бирюзовый
Зеленый	Пигмент зеленый Окись хрома Зелень изумрудная - « - свинцовая - « - цинковая		Лак зеленый
Коричневый	Умбра коричневая Марс коричневый
Черный	Черная железная сажа Кость жженая	Графит Перекись марганца

Наиболее характерным для органических пигментов является насыщенность цвета, низкая атмосферостойкость и долговечность. При сильном нагревании они обугливаются, чернеют. Минеральные пигменты, особенно природного происхождения, отличаются светостойкостью, термической, химической устойчивостью и т.д. Получают минеральные пигменты путем измельчения (дробление, помол камня), отмучивания, отвеивания и пр. Известны способы получения пигмента как попутного продукта при переработке металлических и других руд.

Белила - искусственный пигмент белого цвета, применяемый для изготовления масляных и эмалевых красок. По химическому составу они могут быть цинковыми, титановыми, свинцовыми и литопоновыми.

Цинковые белила (ZnO) представляют собой белый кристаллический порошок, получаемый из металлического цинка или из цинковых руд. Цинковые белила не обладают высокой стойкостью при повышенной влажности. Красочная пленка их в короткое время выветривается и становится хрупкой. Светоустойчивость цинковых белил в условиях интерьера высокая.

Титановые белила по своему составу представляют собой двуокись титана (ТiО₂) или смесь двуокиси титана, сернокислого бария и окиси цинка. Содержание двуокиси титана в смесях колеблется от 25 до 65%. Этот вид белил получил широкое распространение в строительстве в связи с высокой кроющей способностью, стойкостью к атмосферным влияниям и светоустойчивостью. Титановые белила безвредные. По некоторым наблюдениям титановые белила под влиянием света желтеют. Они применяются для внутренних и наружных работ с масляными, лаковыми и силикатными связующими, а также в качестве добавок в эмульсионные красочные составы для увеличения их укрывистости.

Свинцовые белила по своему составу представляют собой основной углекислый свинец (2PbCO₃^.Pb(OH)₂). Обладают высокой кроющей способностью. Светостойкость является особым качеством этих белил, но, учитывая химическую вредность, их следует применять лишь для окраски наружных поверхностей сооружений или для первого слоя покраски внутри помещений. Свинцовые белила, обладающие антикоррозийными качествами, следует применять в смеси с медянкой для защиты железных крыш, для окраски металлических и деревянных конструкций.

Литопон - продукт осаждения из растворов смеси сернистого цинка и сернокислого бария, обладает слабой свето- и атмосферостойкостью, может быть рекомендован главным образом для разбела цветных колеров, а также для отгрунтовки при масляных покрасках в светлые тона. Применяют его также в эмалевых и эмульсионных красочных составах.

Охра - природный пигмент желтого цвета (глина, окрашенная оксидами железа), содержание которого составляет от 10 до 25%. Имеет высокие технические свойства: атмосферостойкость, светостойкость и пр. Охра применяется для всех видов малярных работ и штукатурок. Сурик железный - природный минеральный пигмент коричневато-красного цвета. Получается путем измельчения железных руд, содержащих от 75 до 85% оксида железа. Пигмент светостойкий и атмосферостойкий, широко применяется в производстве масляных и других красящих составов.

Кроны свинцовые лимонного, оранжевого, желтого цвета; по составу представляют собой основной хромовокислый свинец. Кроны свинцовые весьма распространены в малярном деле. Они обладают высокой укрывистостью, красящей способностью и антикоррозийными качествами, что позволяет применять их в масляной и лаковой окраске по металлу и дереву. Светоустойчивость их недостаточна. Кроны свинцовые вредны как соединения, содержащие свинец.

Кроны цинковые представляют собой двойное соединение хроматов цинка с хромовокислым калием или натрием, содержащих небольшое количество основных сернокислых или хлористых солей цинка. Цвет этих кронов от лимонно-желтого до светло-желтого. По сравнению со свинцовыми они более светопрочны, не чернеют от сероводорода и сернистых соединений, обладают средней красящей и кроющей способностью. Они также обладают антикоррозийными свойствами, а потому хороши для покрытия металлических конструкций. Применяются в виде добавок к другим пигментам при покрасках по металлу.

Сиена - природный пигмент темно-желтого цвета с оранжевым оттенком. Жженая сиена имеет каштановый цвет. По химическому составу представляет собой алюмосиликат, содержащий от 45 до 70% оксидов железа. Широко используется для приготовления клеевых и минеральных красок.

Умбра - природный пигмент коричневого цвета с зеленоватым оттенком. Производится из глины и представляет собой алюмосиликат, содержащий до 50% оксида железа и от 7 до 14% оксида марганца. Применяется для приготовления минеральных, клеевых красок.

Ультрамарин - искусственный минеральный пигмент синего, голубо­го, лазурно-синего цвета. Получается путем обжига смеси калина, кварца, соды, серы и угля. Он обладает высокой светостойкостью, химической стойкостью (к щелочам), средней красящей способностью. Разрушается под влиянием сернистых газов. Применяется для приготовления масляных и клеевых красящих составов.

Окись хрома - искусственный минеральный пигмент зеленого, темно-зеленого цвета. По химическому составу представляет собой безводный оксид хрома. Пигмент обладает высокой стойкостью против воздействия кислот, щелочей, сероводорода и сернистых газов, высокой светостойкостью и температуростойкостью. Широко применяется для производства лакокрасочных материалов. Разновидность пигмента: водный оксид хрома (зелень изумрудная) и смесь свинцового крона с лазурью и наполнителем (зелень свинцовая).

Мумия - природный минеральный пигмент красного цвета с коричневым оттенком. По химическому составу представляет собой алюмосиликат, окрашенный оксидами железа. Пигмент свето- и атмосферостоек, применяется для изготовления красок со всеми связующими.

Алюминиевая пудра – пигмент, представляющий собой алюминиевый порошок серовато-белого цвета (серебристый). Имеет чешуйчатое строение и отличается очень большой укрывистостью, антикоррозийными и теплотехническими свойствами. Применяется в производстве эмалей и полимерных красящих покрытий. Рекомендуется использование для окраски металлической поверхности, радиаторов отопительной системы зданий и др.

В строительстве применяют главным образом минеральные пигменты, обладающие большей стойкостью к атмосферным, химическим, световым воздействиям, что особенно важно при окраске наружных поверхностей и санитарно-технических помещений и устройств. Для внутренней и в меньшей степени для наружной окрасок применяют и органические пигменты, обладающие достаточной светостойкостью, то есть не выгорающие и не меняющие цвета под воздействием солнечных лучей.

Качество всех пигментов характеризуется их красящей способностью, укрывистостью, тонкостью помола, светостойкостью, атмосферостойкостью, огнестойкостью, стойкостью против химического воздействия, антикоррозионной стойкостью и маслоемкостью.

Красящая способность (интенсивность) пигмента – это его свойство передавать свой цвет при смешивании с пигментами других цветов. Примером высокоинтенсивного пигмента может служить синий пигмент лазурь, который даже в минимальных дозах (0,1%) способен придавать мелу или белилам голубой оттенок.

Укрывистость (кроющая способность) – это расход пигмента на 1 м² окрашиваемой поверхности. Кроющая способность пигментов колеблется в пределах от 10 до 200 г/м². Укрывистость определяют путем нанесения краски на стеклянную пластинку, положенную на лист белой бумаги. На оборотной стороне пластинки имеются контрольные полосы. Когда краска полностью закроет эти полосы в отраженном свете, то по разности массы стеклянной пластинки до и после испытания определяют расход краски.

Тонкость помола оказывает сильное влияние на интенсивность и укрывистость пигмента. Ее определяют просеиванием мокрого и сухого пигмента через сито, номера которых установлены для каждого вида пигмента соответствующим стандартом. Интенсивность и укрывистость пигмента тем выше, чем меньше его частицы, однако чрезмерная тонкость помола пигмента может снижать его красящую способность.

Светостойкость пигмента – способность сохранять свой цвет под воздействием света. К светостойким пигментам относят природные минеральные пигменты: сурик, охру, мумию. Некоторые органические пигменты быстро выцветают и изменяют свой тон (литопоновые белила желтеют, свинцовые кроны темнеют).

Атмосферостойкость пигмента – способность сопротивляться совместному действию изменений температуры, влаги, углекислоты воздуха и др. Высокой атмосферостойкостью обладают металлосодержащие пигменты: сурик свинцовый и железный, свинцовые белила, хромовая зелень.

Огнестойкость пигмента – способность выдерживать действие высоких температур без изменения цвета и разрушения. Пигменты обладают различной степенью огнестойкости: органические полностью лишены огнестойкости, минеральные пигменты более огнестойки. Органические пигменты теряют цвет и разрушаются даже под воздействием невысоких температур. Минеральные пигменты по-разному реагируют на действие высоких температур: ультрамарин и хромовая зелень почти не изменяют цвета, а лазурь полностью разрушается.

Стойкость пигмента против химических воздействий – способность противостоять действию кислотной и щелочной сред без видимых разрушений и изменений цвета. Для различных красок в зависимости от условий эксплуатации подбирают кислотостойкие или щелочестойкие пигменты. Нельзя применять пигменты, не обладающие достаточной стойкостью против щелочей при окраске свежей известковой штукатурки или свежего бетона, так как в них всегда содержится свободная известь, которая может привести к полной порче красочного состава. Для окраски ванных комнат необходимо подбирать пигменты, стойкие к действию соды, едкого натра и т.д.

Антикоррозионная стойкость – способность пигмента в сочетании со связующим образовывать красочный состав, защищающий металлы от окисления. Пигменты для этих составов не должны содержать веществ, вызывающих коррозию черных металлов. Высокими антикоррозионными свойствами обладают свинцесодержащие пигменты: белила и сурик, цинковый крон и зелень, алюминиевая пудра.

Маслоемкость пигмента характеризуется количеством масла, которое необходимо добавить к пигменту для получения красочной пасты. Маслоемкость пигментов различна: для одних пигментов масла нужно очень немного (свинцовые белила), для других – много (сажа). Чем меньше масла требуется для получения красочной пасты, тем больше стойкость покрытия, так как красочный слой повреждается главным образом вследствие разрушения масляной пленки.

Наполнителями называют нерастворимые минеральные вещества, добавляемые в красочные составы для экономии пигментов, а также для придания составам повышенной прочности, огнестойкости, кислотостойкости и т.д. Наполнители в отличие от пигментов не обладают укрывистостью. При выборе наполнителя учитывают цвет красочного состава и применяемое связующее. Для клеевых красок светлых тонов рекомендуется применять тонкодисперсный каолин. Для повышения огнестойкости красочных составов в качестве наполнителя применяют асбестовую пыль. В краски на извести в качестве наполнителя вводят тонкомолотый диатомит, обладающий повышенной щелочестойкостью. Качество клеевых красок улучшает молотая слюда.

Для уменьшения и устранения блеска в лакокрасочные составы вводят матирующие добавки. С этой целью применяют стеараты цинка, кальция или алюминия. Применение талька также уменьшает блеск пленки. Стеараты, тальк, бентонитовые глины и тонкодисперсный силикагель препятствуют осаждению и расслаиванию пигментов при хранении красок.

Пластификаторы вводят для повышения эластичности пленок. В качестве пластификаторов применяют касторовое масло, дибутилфталат, полихлорфенил и т.д.