Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Полимерные, изоляционные и лакокрасочные материалы для архитекторов. Учебное пособие
.pdf
91
Рис. 29. Схема строения композиционного материала покрытия:
1 – пористая подложка (бетон); 2 – грунтовочный слой; 3 – шпатлевочный слой;
4 – слой красочного состава; 5 – верхний слой, контактирующий со средой
Лакокрасочные материалы обычно совмещают функции отделки и
защиты поверхности строительных конструкций из металла, железобетона, древесины, кирпича и других материалов от воздействия окружающей среды. К лакокрасочным материалам относятся: 1) грунтовки
и шпатлевки для подготовки поверхности к окраске; 2) красочные составы (краски), образующие покрытия нужного цвета; 3) лаки, содержащие пленку, отличающуюся блеском; 4) компоненты грунтовок,
красок, лаков – связующие вещества, пигменты, растворители и разжижители (разбавители), пластификаторы, отвердители и другие специальные добавки.
Процесс получения красочных покрытий включает следующие последовательные операции: грунтование, шпатлевание и нанесение красочных слоев. Число перечисленных операций определяется требованиями к внешнему виду и условиям эксплуатации покрытий. Грунтовочный слой представляет собой жидкий состав, хорошо впитывающийся основанием и предназначенный для выравнивания свойств материала-подложки по отсасывающим свойствам. Грунтовка способствует также улучшению сцепления основного покрытия с подложкой.
Шпатлевочные составы наносят с целью выравнивания поверхности и ликвидации ее дефектов. Для шпатлевания применяют густые
пастообразные составы, которые имеют высокую трещиностойкость.
После грунтования и шпатлевания наносят последующие окрашивающие слои покрытия. Грунтовка, шпатлевка и окраска за счет многослойности образуют композиционный материал покрытия (рис. 29).
Особенности композиционного красочного покрытия четко проявляются тогда, когда подложка-основание пориста и химически активна. В ряде случаев выполняют шлифование готовой поверхности различными абразивными материалами или покрытие ее лаком. Повышение эксплуатационного срока службы покрытия напрямую связано с
тщательной подготовкой поверхности для нанесения красочных составов.
92
Наименование материала
по назначению
Группа
эксплуатации
Условия
эксплуатации
Атмосферостойкие
1
Покрытия, стойкие к различным
климатическим воздействиям, эксплуатируемые на открытой площадке
Ограниченно атмосферостойкие 2
Покрытия, эксплуатируемые под
навесом и внутри неотапливаемых
помещений
Консервационные
3
Покрытия, применяемые для временной защиты окрашиваемой
поверхности
Водостойкие
4
Покрытия, стойкие к воздействию
воды и ее паров
Специальные
5
Покрытия, обладающие специфическими свойствами
5.1. Общая характеристика лакокрасочных материалов
По основному составу лакокрасочные материалы – это композиты,
состоящие из матричного связующего (пленкообразующего) вещества
и наполнителя (в том числе пигмента). Краски (красочные составы)
бывают масляные, эмалевые, водные (водоразбавляемые) и др. Растворитель и разбавитель позволяют получить жидко-вязкую консистенцию состава, в том числе без дополнительного расхода связующего.
Этими компонентами соответственно являются органические растворители и вода (в водных и водно-дисперсионных красочных составах).
Полимерное связующее и органический растворитель образуют лак, а
лак с пигментом составляют эмаль (эмалевую краску).
Лакокрасочные материалы и покрытия различают преимущественно по химическому и эксплуатационному признакам. В основу обозначения материалов положены вид, природа пленкообразующего вещества и их назначение. Обозначение красочных составов имеет буквенные и цифровые индексы. Буквы означают принадлежность материала
к той или иной группе по роду пленкообразующего, например, алкидноакриловые – АС, глифталевые – ГФ, кремнийорганические – КО,
мочевинные (карбамидные) – МИ, перхлорвиниловые – ХВ, полиакриловые – АК, полиамидные – ПА, поливинилацетатные – ВА, силикатные – ЖС, эпоксидные – ЭП и т.д. В табл. 3 приведена классификация
лакокрасочных материалов по группам эксплуатаций покрытий [4].
Таблица 3
Классификация лакокрасочных материалов
по группам эксплуатации
93
Пример обозначения: эмаль ХВ -16 – перхлорвиниловая эмаль (ХВ)
для атмосферостойких покрытий (1), регистрационный номер 6.
Красочные составы по своей консистенции могут быть жидкими,
вязкими, пастообразными. Каждому способу нанесения краски соответствует оптимальная вязкость, при которой не возникают дефекты
поверхности покрытий. Для определения вязкости красок применяют
вискозиметры. Жизнеспособность красочных составов определяется
временем, в течение которого вязкость системы после смешения компонентов практически не изменяется. Технологичность нанесения красочного материала зависит от времени высыхания связующего, в течение которого жидкий лакокрасочный состав, нанесенный тонким слоем, затвердевает и превращается в пленку.
5.2. Основные компоненты красочных составов
В качестве сырья для производства красок и лаков применяют
пленкообразующие вещества, наполнители, пластификаторы, растворители, сиккативы, а также вспомогательные материалы (стабилизаторы, диспергаторы и т.п.).
Пленкообразующие вещества или связующие служат для сцепления
между собой частиц пигмента и создания тонкой пленки лакокрасочного покрытия, прочно держащейся на окрашенной поверхности. От
свойств связующего зависят технологические и эксплуатационные
свойства, а главное – долговечность красочного покрытия. В масляных
красках в качестве связующего используются олифы; в нитролаках –
производные целлюлозы; в клеевых красках – клеи.
Пигменты – это сухие красящие порошки, являющиеся также на-
полнителями системы, нерастворимые в воде, масле и других растворителях. По происхождению пигменты классифицируют на природные
и синтетические. Природные пигменты получают путем измельчения,
обогащения, термической обработки минерального сырья (охра, умбра, сурик железный и др.). Синтетические неорганические (титановые, литопоновые и цинковые белила, сурик свинцовый, окись хрома и
т.д.) и органические (фталоцианиновые красители и др.) пигменты получают в результате сложных химических реакций и технологических
процессов.
В отделочные составы для их удешевления, повышения декоративных и защитных свойств добавляют тонкоизмельченные наполнители:
тальк, диатомит, молотый песок, слюду и особенно часто мел и известняки. Расширяется применение в качестве наполнителей органиче-
94
ских полимерных порошков: полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида и др.
5.3. Разновидности лакокрасочных материалов
Масляные краски представляют собой смесь пигмента и связую-
щего вещества (олифы), тщательно перетертых в специальных машинах-краскотертках до получения однородной смеси. Олифа способна
«высыхать», отвердевая за счет окисления кислородом воздуха. Ускоряют этот процесс сиккативы («сикко» – в переводе – сушить, высушивать).
К масляным краскам в целях экономии пигмента допускается добавка наполнителей (талька, сульфата бария, барита). Различают густотертые и готовые к применению масляные краски. Густотертые
краски производят в виде паст и доводят до рабочей вязкости добавлением олифы.
Лаки представляют собой растворы пленкообразующих синтетических или натуральных смол в органических растворителях, образующие после высыхания твердую прозрачную однородную пленку. В
строительстве в основном применяют масляно-смоляные, нитроцеллюлозные, битумные и другие лаки.
Эмали (эмалевые краски) получают в результате перетирания сухих пигментов с лаками. От масляных красок они отличаются повышенным содержанием связующего пленкообразующего вещества, что
обеспечивает более высокие декоративные качества.
Недостатком лаков и эмалей является наличие в них органического
растворителя, а следовательно, токсичность, взрыво- и пожароопасность, вследствие чего окраска должна производиться в специальных
герметичных окрасочных камерах, снабженных вентиляционным устройством. Эти материалы в своем большинстве содержат до 50 % летучих органических растворителей, что создает серьезный источник
экологической опасности.
Алкидные эмали выпускают готовыми к употреблению, а при загустевании к ним добавляют скипидар или Уайт-спирит. Эти эмали обладают определенной твердостью, атмосферостойкостью, способностью
высыхать при обычной температуре не более, чем за 1–2 суток. Они
применяются для окраски металлов, прошпаклеванных штукатурных
поверхностей и т.д.
Применяют также нитроэмалевые краски на основе нитролаков.
Нитроэмалевые краски отличаются быстрым высыханием – 15–45 мин.
95
Летучесмоляные (перхлорвиниловые) краски представляют собой суспензию пигментов в перхлорвиниловой смоле, растворенной в
органических растворителях. Их применяют для наружных работ по
штукатурке, бетону, камню, кирпичу, древесине.
Водоразбавляемые краски. В малярных работах широко применяются водоразбавляемые краски в виде готовых форм – водоэмульсионные или вододисперсионные, полимерцементные, силикатные и
приготовляемые на месте работ – клеевые, известковые, цементные и
др. Вододисперсионные краски состоят из двух несмешивающихся
жидкостей (при этом частицы одной – в виде глобул распределены в
другой – дисперсионной или внешней фазе), эмульгатора, препятствующего слипанию глобул, пигмента и специальных добавок. Вода,
являясь внешней фазой, отсасывается пористым основанием подложки, на которую нанесена краска, и частично испаряется. При этом происходит распад эмульсии, слипание глобул и образование красочного
покрытия. После отверждения покрытие становится водостойким, воздухопроницаемым. При этом вододисперсионные краски не токсичны
и технологичны, так как могут легко разбавляться водой до требуемой
вязкости. К вододисперсионным относятся поливинилацетатные (на
основе ПВА-дисперсии) краски, обладающие определенной водостойкостью, достаточной адгезией к бетону, штукатурке, древесине, а также стиролбутадиеновые (на основе латекса СКС-5) и акрилатные
краски, отличающиеся водостойкостью, повышенной атмосферостойкостью и долговечностью и применяемые для отделки фасадов зданий,
влажных помещений.
Пастовые составы используются в отделке зданий и сооружений,
образуя покрытия до 1 мм. Пастовые красочные составы готовят на
основе синтетических смол и водных дисперсий полимеров. Имеются
полимерцементные, полимергипсовые, полимергипсоцементные пастовые составы. В настоящее время широкое применение нашел пастовый состав «Дефас», изготовленный на основе поливинилацетатной
краски, кварцевого песка и маршалита. Для отделки фасадов зданий
широко применяются пастовые составы на основе и других вододисперсионных красок. Пастовые составы имеют преимущество в получении комплексного покрытия, обладающего одновременно свойствами
штукатурок и красочных покрытий при сравнительной простоте нанесения таких составов, резком сокращении трудоемкости и сроков процесса отделки.
Порошковые краски представляют собой мелкодисперсную сухую
смесь, состоящую из твердых полимеров, наполнителей, пигментов и
специальных добавок. Покрытия наносятся на защищаемую поверх-
96
ность различными методами с разогревом красочного состава до рабочей вязкости и переходом в капельно-жидкое состояние. Последующая
монолитизация – слияние частиц краски и их отверждение – приводит
к образованию химически стойкого покрытия в широком интервале
температур эксплуатации.
Краски на неорганических вяжущих и клеевые краски. В качестве связующего известковых красок применяется гашеная известь.
Срок службы таких покрытий на воздухе низок. В качестве связующего цементных красок применяют белый или цветные цементы. Для
повышения водоудерживающей способности состава в него вводят
известь-пушонку и хлористый кальций. Цементные краски применяют
для наружных работ. Силикатные краски представляют суспензию
полимеров и активных наполнителей (диатомита или трепела) в водном растворе силиката калия. Краска относительно водостойка. Силикатными красками окрашивают фасады зданий, а также деревянные
конструкции для защиты от возгорания. Казеиновые и клеевые краски
представляют собой суспензии пигментов и наполнителей в водных
или водно-щелочных растворах клея или казеина. Клеевые составы не
водостойки, их применяют для внутренней отделки помещений. Для
повышения прочности и водостойкости покрытий в клеевые составы
вводят олифу.
5.4. Выбор лакокрасочных материалов
Материалы для лакокрасочных покрытий выбираются с учетом условий эксплуатации и свойств покрытия, а также возможности осуществления технологического процесса, включающего в себя подготовку
поверхности под окраску, режимы сушки покрытия и другие параметры. Основными требованиями, предъявляемыми к лакокрасочным покрытиям, являются их декоративность, теплоустойчивость, маслобензостойкость и атмосферостойкость.
При оценке защитно-декоративных свойств следует учитывать, что
покрытия, рекомендованные для эксплуатации в открытой атмосфере,
могут эксплуатироваться и в помещении. В то же время покрытия,
предназначенные для эксплуатации в помещении, как правило, не выдерживают прямого атмосферного воздействия, в частности солнечных лучей.
Не меньшее внимание следует уделять гармоничности цветовых
сочетаний. Первым и главным условием выбора цвета лакокрасочного
покрытия должен быть учет психологического (эмоционального) и
физиологического воздействия на человека отдельных цветов и цвето-
97
Рис. 30. Цветовой квадрат:
I, II, III, IV – цветовые зоны
IV
I
II
III
вых сочетаний. Для выполнения этого условия необходима определенная взаимосвязь (контраст или сходство) между цветами, которая достигается при использовании принципов выбора цветных сочетаний по
цветовому квадрату (рис. 30) [9].
Выбор цветовых сочетаний основан на использовании четырех
оптимальных с психологической
точки зрения основных цветов –
желтого, красного, синего, зеленого и промежуточных – оранжевого,
фиолетово-пурпурного, желто-зеленого (рис. 30). Все цветовые сочетания с учетом психологи-
ческих характеристик разделены
на контрастные, родственные, родственно-контрастные, эквитональ-
ные и сложные.
Контрастные сочетания являются наиболее яркими и активными
по восприятию и характеризуются использованием цветов, значительно различающихся по цветовому тону, насыщенности и светлоте. Контраст зависит от структуры поверхности, цвета ее покрытий и расположения цветов. Контрастные цвета должны значительно различаться
по светлоте – при одинаковом цветовом тоне и насыщенности, и по
насыщенности – при одинаковом цветовом тоне и светлоте. По цветовому тону контрастные цвета должны находиться на разных сторонах
цветового квадрата и при их одинаковой насыщенности и светлоте они
усиливают насыщенность друг друга и воспринимаются более яркими.
Родственные сочетания имеют четыре вида: 1 – желто-красный, 2 –
красно-синий, 3 – сине-зеленый, 4 – зелено-желтый (соответствуют
номерам цветовых зон на рис. 30), для получения которых используются цвета, находящиеся в пределах двух основных соседних по цветовому квадрату цветов и содержащих их оттенки. Эти сочетания
имеют малоактивные, статичные по восприятию, мягкие цветовые оттенки.
Для родственно-контрастных сочетаний характерно использование цветов, находящихся в соседних секторах и имеющих оттенки одного основного и двух соседних основных цветов. Выделено четыре
вида родственно-контрастных сочетаний: 1 – зелено-желто-красные,
2 – желто-красно-синие, 3 – красно-сине-зеленые, 4 – сине-зеленожелтые. Эти цвета – динамичные по восприятию, активные.
98
Эквитональные сочетания образуются при использовании цветов
одного цветового тона: при одной насыщенности, но разной светлоте;
при одной светлоте, но разной насыщенности; при разных светлоте и
насыщенности.
При использовании хроматических цветов с ахроматическими образуются сложные сочетания. Ахроматические и хроматические цвета
хорошо согласуются между собой независимо от светлоты.
Выбор цветовых сочетаний необходимо производить с учетом многих компонентов, включающих соответствие условиям эксплуатации и
функциональному назначению изделия, требования информативности
и безопасности труда, габариты и пластику внешней формы и вида
изделия, характеристику фактуры, блеска и качества цветового покрытия.
Для обеспечения надежной защиты термостойкие покрытия наносят в два, реже в три слоя толщиной 30–60 мкм каждый.
Не все лакокрасочные покрытия устойчивы к воздействию агрессивных сред. Для повышения устойчивости необходима тщательная
подготовка поверхности, необходимое сочетание шпатлевки, грунта и
эмали и применение материалов, устойчивых к воздействию определенных сред.
Среди лакокрасочных материалов, применяемых в строительстве,
условно можно выделить четыре основные группы:
– фасадные краски, в том числе пропитки, грунтовки;
– краски для внутренних работ;
– краски для защиты металлов от коррозии;
– краски, лаки, пропитки для древесины.
Окраска фасадов. Краски для фасадов должны обладать высокой
атмосферостойкостью, светостойкостью пигментов, широкой цветовой
гаммой, паропроницаемостью, хорошей адгезией к окрашиваемой поверхности, сочетаемостью с традиционными лакокрасочными материалами. Для окраски фасадов в настоящее время применяют несколько типов красок:
– водно-дисперсионные на бутадиенстирольных, акриловых и сополимерных дисперсиях;
– на синтетических (акриловых, перхлорвиниловых и др.) и кремнийорганических смолах и органических растворителях;
– сухие (известковые, цементно-известковые), которые непосредственно перед применением разводят водой. К этому типу относятся
краски нового направления – сухие водоразбавляемые на редиспергируемых латексах.
99
Цветовая гамма лакокрасочных материалов определяется широким
спектром используемых пигментов, как минеральных, так и органических. Однако органические пигменты значительно уступают минеральным по светостойкости, что несколько ограничивает их применение [26].
Окраска внутренних помещений. Поскольку влияние большинства атмосферных факторов внутри помещений практически отсутствует, смягчаются и требования к применяемым краскам. Наиболее широко используются краски на водной основе, как наиболее экологически полноценные и пожаробезопасные. Для этих красок более широко
представлена цветовая гамма с преобладанием мягких, пастельных
тонов. Следует избегать использования фасадных красок для внутренних работ, поскольку входящие в их состав компоненты, в первую
очередь растворители, могут быть весьма токсичны и обладать резкими неприятными запахами, с трудом удаляемыми из помещений. Кроме того, в качестве пигментов могут быть использованы токсичные
соли свинца, хрома, цинка [26].
Окраска металлов. Проблема защиты стальных конструкций от
коррозии под воздействием атмосферных факторов может быть достаточно успешно решена путем их окраски. Применяемые для этого лакокрасочные материалы должны содержать ингибиторы и (или) преобразователи коррозии. Очень большое значение для надежности и
долговечности покрытия имеет правильная и последовательная подготовка поверхности к окраске. Поверхность металла необходимо очистить от загрязнений, обезжирить, удалить ржавчину, окалину.
Для защиты металлических конструкций, эксплуатируемых в агрессивных средах, применяют комбинированные покрытия: слой грунта перекрывают химически стойкими эмалями и лаками, а также увеличивают общую толщину покрытия. В настоящее время производятся
водно-дисперсионные краски-грунтовки, первый слой которых выполняет роль грунтовочного, а второй и третий – покровного (финишного).
Окраска древесины и древесно-плиточных материалов. Особенностью древесных и древесно-плиточных материалов (древесностружечных, цементно-стружечных, древесно-волокнистых, фанеры)
является высокая гигроскопичность, горючесть, склонность к биопоражениям. В зависимости от решаемой задачи применяются:
– водные пропитки с добавлением антипиренов и (или) биоцидов;
– лаки прозрачные бесцветные или окрашенные, сохраняющие и
(или) подчеркивающие фактуру древесины и (или) окрашивающие ее
под ценные породы дерева;
100
– краски (эмали), полностью перекрывающие фактуру окрашиваемого материала (пентафталевые, масляные, водно-дисперсионные и
др.), обычно наносятся на огрунтованную или обработанную олифой
поверхность.
Лаки в зависимости от назначения подразделяются на паркетные,
мебельные и панельные.
Паркетные лаки должны обладать высокой устойчивостью к исти-
ранию, твердостью и водостойкостью. Наиболее полно этим требованиям отвечают полиуретановые лаки.
Панельные лаки должны быть атмосферостойкими, с высокой устойчивостью к влаге, УФ-излучению, перепадам температур, обладать
по возможности биоцидными и огнезащитными свойствами, поскольку применяются в первую очередь для наружных поверхностей. В качестве примера можно привести лаки на основе водных растворов акриловых сополимеров.
К мебельным лакам требования менее жесткие, поскольку условия
эксплуатации готовых изделий гораздо мягче, например, для этих целей могут применяться нитролаки.
Тщательное соблюдение всех этапов подготовки поверхности к окраске, правильный выбор лакокрасочного материала с учетом свойств
окрашиваемой поверхности, условий эксплуатации покрытия, соблюдение правил работы с лакокрасочным материалом обеспечат долговечность покрытия, позволят увеличить межремонтный период и тем
самым сэкономить значительные средства. Следует отметить, что
строительная индустрия является самым крупным потребителем лакокрасочных материалов. На ее долю приходится около половины продукции лакокрасочной промышленности.
6. ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ В КОНСТРУКЦИЯХ
Применение полимеров в строительных конструкциях позволяет
последовательно проводить дальнейшую индустриализацию строительного производства. Эффективное сочетание полимеров с древесиной, бетоном, металлами, минеральными волокнами составляет принципиальную основу создания новых индустриальных конструкций.
Особую роль играют полимерные строительные конструкции на
предприятиях химической промышленности. Конструкции с применением полимеров в этом случае играют роль первичной химической
защиты и по этому показателю в десятки раз превосходят конструкции
из традиционных материалов. Вместе с тем применение полимерных
материалов дает возможность возводить сооружения на принципиаль-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]