5. Лакокрасочные материалы

Эти материалы предназначены для облагораживания внешнего вида строений и защиты их от воздействия метеорологических факторов. Лакокрасочные материалы – композиционные материалы, формирующие на подложке (металической, деревянной или бетонной) покрытие с заданным комплексом свойств.

В состав красочной композиции входят следующие компоненты: плёнкообразователи, пигменты - растворимые красители, наполнители, растворители и целевые добавки.

На основе различных плёнкообразователей получают не только краски, но и лаки, эмали, грунтовки, шпатлёвки. Эти покрытия необходимы при подготовке поверхности к покраске, выравнивания подложки.

Лаки – растворы плёнкообразователей (синтетической смолы или битума), а часто и красителей в органических растворителях или в воде. В этом случае нужны пластификаторы, способствующие однородному распределению красителя в растворителе.

Эмали – суспензии пигментов или их смесей с наполнителями в лаках.

Грунтовки – дисперсии пигментов и наполнителей в растворе или эмульсии плёнкообразователя. Грунтовки служат для обеспечения адгезии покрытия при нанесении красок, эмалей, лаков, а также для придания подложке коррозионной стойкости.

Шпатлёвки в своём составе помимо основного компонента – плёнкообразователя – содержат наполнители и пигменты. Количество твёрдых компонентов (наполнителя и пигментов) должно превышать количество плёнкообразователя, так как шпатлёвки применяют для заделывания различных пор, углублений и дефектов на окрашиваемой поверхности.

Число слоёв покрытия определяется типом подложки и условиями эксплуатации окрашиваемого изделия. Каждый слой имеет своё назначение. Грунтовка обеспечивает адгезию, уменьшает напряжения, возникающие в покрытии. В составе на стальные покрытия содержится добавка (пигмент), тормозящая коррозию металла (Рис.11).

Рис.11 Схема защитно-декоративного покрытия на стали [2]

Плёнкообразователи – вещества, образующие на поверхности после высыхания сплошную тонкую твёрдую плёнку. Это олифы, виниловые, акриловые полимеры, нитроцеллюлоза, неорганические вяжущие вещества, клеи и даже вода. Плёнки образуются в результате испарения растворителя или реакции полимеризации под воздействием температуры, кислорода воздуха или катализатора. Для ускорения процесса полимеризации растительные масла подвергают термической обработке при 150-170°С с добавлением 2-4% сиккативов (окислители, растворяющиеся в нагретом масле – марганцевые, кобальтовые соли жирных и нафтеновых кислот). После такой обработки получают из масла олифу, которая при полимеризации на воздухе переходит в твёрдое состояние, образуя плёнку на покрытой поверхности.

Красители используют для получения красок как природные, так и синтетические. Глаз человека воспринимает вещества окрашенными, если они поглощают свет в видимой области спектра (400-760 нм). Яркие краски обусловлены поглощением света в узком диапазоне, неяркие – в широком. Нерастворимые красители называют пигментами.

Пигменты – это твёрдые частички, практически нерастворимые в плёнкообразующем веществе. В зависимости от их дисперсности находится такое свойство как укрывистость, цвет, интенсивность. Чем более полярны и гидрофильны молекулы пигмента, тем они лучше диспергируются и обеспечивают большую стабильность красящего состава. Неорганические пигменты более полярны и гидрофильны, чем органические и поэтому могут участвовать в образовании связей с молекулами воды.

Растворители – это органические летучие жидкости (уайт-спирит), регулирующие вязкость лакокрасочных материалов, но от них зависит токсичность, скорость испарения, запах, горючесть, стоимость. При изготовлении и использовании водорастворимых плёнкообразователей можно полностью или частично исключить применение органических растворителей.

В состав водо-дисперсионных лакокрасочных материалов помимо плёнкообразователей и пигментов входят различные добавки специального назначения – эмульгаторы, стабилизаторы, загустители, диспергаторы, антисептики, ингибиторы коррозии и др.

Эмульгаторы и стабилизаторы обеспечивают агрегативную устойчивость водных дисперсий полимеров. Эти компоненты по своей природе являются поверхностно-активными веществами (ПАВ). Эмульгаторы необходимы для получения водной дисперсии нерастворимого в воде полимера. Стабилизаторы вводятся в готовую дисперсию для усиления действия эмульгатора. Для стабилизации водных дисперсий применяют защитные коллоиды (поливиниловый спирт, карбоксиметилцеллюлозу). ПАВ являются также и диспергаторами.

Загустители повышают вязкость составов, чтобы получить покрытие необходимой толщины. В качестве загустителей применяют водорастворимые высокомолекулярные соединения.

Наполнители – это белые или светлые неорганические соединения. От белых пигментов они отличаются отсутствием укрывистости в лакокрасочных составах. Наполнители повышают адгезию к подложке, водостойкость и твёрдость покрытия, удешевляют краску. В качестве наполнителей используют бариты, гипс, ангидрит, мел, кремнезём, диатомит, глину, тальк, слюду.

Отвердители добавляют к некоторым полимерным материалам для получения нерастворимого продукта. Ускорители вводят для повышения скорости отверждения.

Кроме этого в качестве целевых добавок используют сиккативы, способствующие образованию плёнки на масляных красках, т.е. ускоряют полимеризацию масла.

При выполнении отделочных работ пары растворителей, попадая в окружающий воздух, оказывают негативное воздействие на здоровье человека. Поэтому в настоящее время наметились тенденции на производство красок, не содержащих растворителей, а также на увеличение ассортимента красок на водной основе.

Порошковые краски – это композиции из твёрдого плёнкообразователя, пластификатора, пигмента, отвердителя и других добавок. Преимущество порошковых красок – отсутствие загрязнения окружающей среды при их использовании. Для их получения используют термореактивные и термопластичные плёнкообразователи (полиэтилен, полипропилен, полистирол, силиконовые полимеры и др.). Полимеры перед нанесением диспергируются в воде, и водные порошковые суспензии с пигментом наносят методом электроосаждения. Для их использования необходимо специальное оборудование, процесс пожароопасен. Применяют такие краски для защиты и декоративных покрытий металла, бетона, керамики и даже стекла.