13.5. Класифікація та характеристика лакофарбових покриттів

Згідно з існуючими нормативними документами лакофарбові покриття поділяють за призначенням на захисні (для захисту поверхні від дії зовнішнього середовища), захисно-декоративні (для захисту від впливу зовнішнього середовища та надання декоративних властивостей), консерваційні (для тимчасового захисту поверхні від корозії), електроізоляційні, електропровідні та спеціальні (в тому числі радіаційнозахисні, теплозахисні тощо).

За зовнішнім виглядом, враховуючи колір, покриття можуть бути однотонними або візерунковими, а за фактурою - гладкими або рельєфними.

Найбільш поширеними лакофарбовими покриттями є захисні та захисно-декоративні, в тому числі фасадні (для зовнішніх робіт) та інтер'єрні (для внутрішніх робіт).

Фасадні покриття, залежно від виду основи, поділяють на три групи: для металевих, кам'яних та дерев'яних поверхонь. До кам'яних (найбільш розповсюджених) поверхонь відносять бетонні, оздоблені різними типами штукатурок, опоряджені пісковиком.

Основними функціями фасадного покриття поряд з декоративними є захист від проникнення вологи, дії від'ємних та змінних температур, мінеральних солей, біокорозії (гриби, пліснява, мохи тощо), тому найважливішими експлуатаційними властивостями фасадних покриттів треба вважати: світлостійкість (стійкість до дії ультрафіолетового випромінювання), паропроникність, адгезійну міцність (стійкість до відшаровування), стійкість до механічних впливів (сколювання, дряпання, удари), атмосферостійкість, стійкість до забруднення та миття.

У практиці найчастіше використовують три групи фарб для фасадів (залежно від виду плівкоутворювача): воднодисперсійні фарби, силікатні та на основі силіконових смол. Серед воднодисперсійних фарб кращими за експлуатаційними властивостями є фарби на акрилатній основі, що відрізняються гідрофобністю, еластичністю, механічною міцністю. Силікатні фарби характеризуються високою повітропроникністю, але невисокими гідрофобними властивостями. Фарби на основі силіконових смол характеризуються майже такими властивостями як акрилатні (достатньо високою міцністю, довговічністю, повітропроникністю, атмосферостійкістю), але вартість їх значно вища.

Однією з головних особливостей застосування фасадних покриттів є сумісність їх із різними типами поверхонь. Всі види вище наведених фарбових покриттів добре співпрацюють з вапняно-цементною штукатуркою; воднодисперсійні фарби погано суміщаються з вапняною штукатуркою, пісковиком, але добре - з бетонною поверхнею та штукатуркою на основі синтетичних смол; силіконові та силікатні фарби погано співпрацюють із бетонною поверхнею.

При використанні фасадних фарб необхідно якісно підготувати поверхню для покриття, застосовуючи систему ґрунтовок, закріплювачів, просочуючих матеріалів та ін., що є гарантією довговічності покриття (10...15 років).

Фарбові покриття для внутрішніх робіт повинні мати такі експлуатаційні властивості, як стійкість до миття та стирання, кольоростійкість, біо- та хімічну стійкість. Пріоритетом при виборі фарб є призначення приміщення, наприклад, фарби, які застосовуються для вологих умов, повинні мати підвищену біостійкість. Хімічно стійкі фарби застосовують у лікарнях, промислових приміщеннях, лабораторіях, де поверхні піддаються дії хімікатів, дезінфікуючих речовин.

Випускають також спеціальні покриття: термостійкі, електроізоляційні, стійкі до рентгенівського випромінювання та ін.

Так, в Німеччині згідно зі стандартом DIN 53778, лакофарбові покриття для внутрішніх робіт за стійкістю поділяють на чотири групи:

- стійкі до миття (повинні витримувати більше 5000 циклів мокрого стирання вологою щіткою);

- стійкі до змивання (повинні витримувати до 5000 зазначених циклів);

- стійкі тільки для сухого стирання. Умовно стійкість таких покриттів оцінюється стійкістю до 1000 вказаних циклів. Зазвичай це дешеві фарби, які можуть застосовуватись тільки для фарбування стель.

- не стійкі навіть до сухого стирання, так звані «побілки».

Найбільш розповсюдженими фарбами для покриття стель і стін є воднодисперсійні: полівінілацетатні та акрилові. Для покриття дерев'яних поверхонь (підвіконь, дверей, перехресть вікон) застосовують переважно алкідні фарби на органічних розчинниках, а також гліфталеві, значно менше використовують акрилові водні дисперсії. Фарби для підлоги містять в основному органічні розчинники, а як плівкоутворювач - алкідні смоли, уретано-алкіди.

Антисептичні фарби застосовують у приміщеннях з підвищеною вологістю (ванні кімнати, підвали, кухні), вони містять у своєму складі алкіди, стиренові акрилові дисперсії, акрилати, як розріджувач поряд з водою використовують уайт-спірит.

Термостійкі фарби (наприклад, для радіаторів опалення) виготовляють на основі кумаронової смоли, алкідів, акрилових дисперсій, як розріджувач застосовують скипидар, уайт-спірит, а інколи воду.

Спеціальні покриття отримують з використанням широкої гами матеріалів, вибір яких обумовлюється умовами їх експлуатації.

Спеціальні покриття для металевих поверхонь застосовують з метою захисту їх від корозії. За статистичними даними, сумарна шкода від корозії металів в промислово-розвинутих країнах може сягати 4...5 % національного доходу. Незалежно від типу конструкції і умов її експлуатації найбільш простим і доступним способом боротьби з корозією є застосування захисних лакофарбових покриттів. Лакофарбові покриття зручні в нанесенні, можуть поновлюватись, створюють декоративний фон. Їхня захисна дія зумовлюється або механічною ізоляцією поверхні, або хімічною та електрохімічною взаємодією покриття і поверхні. Основними недоліками більшості лакофарбових покриттів є їх обмежені паро-, газо- і водопроникність, недостатні термо- і морозостійкість.

Залежно від складу пігментів і плівкоутворювальної основи лакофарбові покриття можуть виконувати функцію бар'єру, пасиватора, протектора.

Бар'єрний захист досягається механічною ізоляцією поверхні. Його ефективність залежить від проникності, стійкості покриття, ступеня його зчеплення з поверхнею, що ізолюється, швидкості виникнення в покритті мікротріщин. Руйнування суцільності покриття зумовлює проникність агресивного середовища до основи і виникнення підплівкової корозії. Так, ізолюючі ґрунтовки містять у своєму складі залізооксидні пігменти, цинкові білила (оксид цинку) тощо. Вони забезпечують непроникність води та агресивного середовища до поверхні металу.

Пасивація поверхні металу за допомогою лакофарбового покриття досягається шляхом хімічної взаємодії металу і компонентів покриття. До цієї групи відносять ґрунтовки і емалі, які містять фосфорну кислоту, а також композиції з пігментами-інгібіторами, які гальмують процес корозії. Наприклад, пасивуючі ґрунтовки містять пігменти, які здатні пасивувати метал - хромати і фосфати, при додаванні яких навіть у невеликій кількості на поверхні металу утворюється оксидна плівка, що запобігає процесу корозії. Фосфатні ґрунтовки застосовують для пасивації поверхні чорних і кольорових металів, вони складаються з плівкоутворювального компонента і розріджувача, який містить ортофосфорну кислоту. Такі ґрунтовки не тільки сприяють пасивації металу, але й значному підвищенню адгезії покриття до поверхні металу.

Протекторний захист металу досягається додаванням до матеріалу покриття порошкових металів, які утворюють з металевою поверхнею, що захищається, донорні електронні пари. Для сталі такими добавками є цинк, магній, алюміній. Під дією агресивного середовища відбувається поступове розчинення порошку добавки, а основний матеріал корозії не піддається. Наприклад, протекторні ґрунтовки містять до 90 % металевих пігментів (порошки цинку, сплав цинку з магнієм, свинець). Захист металу протекторними ґрунтовками зумовлений тим, що при контакті з електролітом лакофарбовий матеріал, який містить порошок, наприклад, цинку, цементується продуктами корозії цинку, утворюючи ущільнений шар плівки, який стає непроникним.

Довговічність захисного покриття металу від корозії за допомогою лакофарбових покриттів значною мірою залежить від якості підготовки поверхні металу для фарбування. Найбільш трудомістким процесом при цьому є очищення від продуктів корозії. В деяких випадках іржу практично неможливо видалити. Це передбачає застосування матеріалів, які можна наносити безпосередньо на поверхні, пошкоджені корозією — лакофарбові покриття по іржі. До цієї групи відносять деякі спеціальні ґрунти і емалі, які застосовуються як окремо, так і в багатошарових покриттях.

Проблемою для будь-якої поверхні є пряма дія вогню і високих температур, що відбувається при пожежі. Під впливом вогню можуть руйнуватись деревина (та інші органічні матеріали), бетон та цегла. Металеві конструкції також можуть втрачати міцнісні показники на 80 % та зазнавати значних температурних деформацій. Всі ці матеріали необхідно захищати від дії вогню.

Хімічні засоби вогнезахисту поділяють на обмазки (на основі цементу, азбесту тощо); вогнезахисні лаки, фарби, емалі; просочуючі речовини (які часто використовують разом з фарбовими покриттями).

Вогнезахисні лаки і фарби забезпечують захист конструкцій завдяки наявності спеціальних речовин — антипіренів. Такі склади при температурах 200...300 °С починають спучуватись, запобігаючи контакту вогню з поверхнею виробу або конструкції. Негорючий газ, який виділяється при цьому, створює додатковий ізолюючий прошарок. Лаки і фарби, на відміну від обмазок, мають широку гаму кольорів і надають поверхні декоративного вигляду, їх можна застосовувати в середині житлових приміщень. Застосовують їх для захисту металевих і дерев'яних конструкцій.

Просочуючі матеріали використовують переважно для захисту деревини; вони не мають кольору і тому не змінюють природного виду поверхні дерев'яних виробів, але є нестійкими до вимивання, що обмежує їх застосування на відкритих поверхнях. В подібних випадках допускається додаткова обробка вогнезахисних покриттів фарбами і емалями з метою захисту від дії вологи і надання декоративного вигляду. Застосування подібних комбінованих покриттів вимагає обов'язкового проведення сертифікаційних випробувань, які підтверджують ефективність даного комплексу.

Вогнезахисні покриття перешкоджають горінню деревини, забезпечують гасіння, а в деяких випадках, виключають можливість виникнення пожежі. Просочення захищає дерев'яні конструкції від займання - при цьому має місце локальне обвуглювання матеріалів, обмежене площею дії полум'я. Показником ефективності застосування вогнезахисних складів для покриття металевих конструкцій є час вогнестійкості, тобто тривалість часу між початком випробувань та моментом досягнення на поверхні металу температури +500 °С. Після випробувань покриттю надають відповідну групу. Кращою вважають першу, якій відповідає час досягнення критичної температури не менше 150 хв, другій групі — 120 хв. Всього існує шість груп вогнезахисних покриттів.

Лакофарбові покриття для пластмасових поверхонь також можна віднести до розряду спеціальних. Підхід до фарбування пластмасових поверхонь повинен бути індивідуальним, в деяких випадках буває достатнім нанесення масляної фарби. Нині створюється нове покоління фарб, в тому числі й порошкових, які можна застосовувати для покриття нетрадиційних поверхонь або в разі використання специфічних способів проведення робіт.

Спеціальні властивості повинні також мати фасадні лакофарбові матеріали, які експлуатуються в жорстких кліматичних умовах, покриття для підлог на основі мінеральних в'яжучих речовин і для дорожньої розмітки, покриття для металевих, органомінеральних і мінеральних покрівель. До показників, яким повинні відповідати ці лакофарбові матеріали, відносять: стійкість до дії кислот, лугів і агресивних атмосферних газів; УФ-випромінювання, до морської води, до стирання і механічних навантажень.

Декоративно-захисні покриття для дерев'яних поверхонь — це комплексна система, яка містить антисептик, ґрунтувальний склад, фінішне лакофарбове покриття. Фарби випускаються покривними (повністю приховують текстуру деревини) і лесируючими (не приховують рисунка деревини).

Існують спеціальні антисептичні просочувальні захисно-декоративні прозорі композиції, які є пожежобезпечними, але токсичними і тому при використанні їх необхідно дотримуватись правил безпеки. Їх наносять на чисту непофарбовану поверхню і не змішують з іншими лакофарбовими матеріалами. Часто вони мають обмежений термін дії, після чого процес покриття необхідно повторювати, не завжди захищають поверхню від атмосферних впливів, тобто передбачають нанесення фінішних покриттів.

Взагалі, процес підготовки дерев'яного фасаду під фарбування містить такі основні операції: очищення поверхні від жиру і бруду, вивільнення її від старої фарби, шпатлювання тріщин і нерівностей, грунтування (для кращої адгезії фарби), просушування поверхні. При необхідності, видалення плісняви і грибів здійснюють або механічним (щіткою та ін.), або хімічним способом — із застосуванням спеціальних сумішей або фунгіцидних речовин.

Смола, що міститься в деревині, під впливом вологи сприяє фарбуванню деревини в темні тони. Такі поверхні оброблюють речовинами, які містять різні концентрації сполук хлору. Після висихання деревини наносять антисептик, ґрунтовку і глуху (покривну) або лесируючу (прозору) фарбу.

Для боротьби з жуками та їхніми личинками застосовують отруйні хімічні речовини — інсектициди. Фторид і кремнефторид натрію дозволяються до використання, але необхідно дотримуватись правил безпеки. До захисного розчину часто додають анілінові барвники.

Для утворення захисно-декоративного покриття паркету застосовують в основному лаки. Традиційними є паркетні лаки з використанням синтетичних розчинників, але цей матеріал не є екологічно безпечним. Тому останнім часом перевагу віддають водним лакам.

Водні паркетні лаки виготовляють з використанням двох типів зв'язуючих речовин — поліуретану або акрилату. Вибір лаку визначається не тільки якісними і економічними факторами, але й видом паркету. Більшість типів деревини добре суміщається як з водними лаками, так і лаками з використанням органічних розчинників. Проте деякі види дуба і бука передбачають застосування лаків тільки останнього виду.

Лаки на основі чистого поліуретану характеризуються доброю зносостійкістю, але невисокою стійкістю до хімічних агентів, спиртів, води. Лаки на основі чистих акрилових смол швидко висихають, мають низьку стійкість до стирання, але високу міцність і твердість. Двокомпонентні лаки (які містять і поліуретан, і поліакрилат) мають короткий строк висихання, утворюють зносостійку плівку, яка добре шліфується і стійка до побутової хімії. Поліуретанові лаки на жирних кислотах характеризуються високою зносостійкістю і стійкістю до дії хімічних агресивних речовин.

Перед нанесенням лаку паркет шліфують, після цього ґрунтують, ґрунтувальний лак наносять одним шаром — він не утворює тріщин і є паропроникним, що дозволяє паркету «дихати». Після висихання ґрунту наносять основний лак у 2...3 шари. Перед нанесенням останнього шару паркет ще раз піддають шліфуванню.

До спеціальних покриттів також можна віднести покриття з декоративним ефектом. Пастові склади застосовують в оздобленні будівель і споруд. Пастові склади готують на основі синтетичних смол і водних дисперсій полімерів, і вони створюють відразу покриття товщиною до 1000 мкм. Найбільш поширеними є полімерцементні, полімергіпсові та полімергіпсоцементні пасти. Пастові склади краще використовувати для отримання комплексного покриття, яке має одночасно властивості штукатурок і фарбових покриттів, причому процес нанесення їх є досить простим, що сприяє скороченню працевитрат і терміну виконання оздоблювальних робіт.

Прикладом пастових складів є декоративні покриття, відомі як «венеціанські штукатурки». Вперше такі штукатурки були отримані в епоху ренесансу в Венеції на основі мармурового пилу, рослинних барвників і води. Тепер майже всі види таких штукатурок обов'язково містять акрилову та вапняну в'яжучі речовини, які використовуються у різних співвідношеннях. Як правило, «венеціанські штукатурки» з підвищеною кількістю полімеру утворюють більш еластичне і тріщиностійке покриття.

Традиційно покриття виконується в одному кольорі, але може бути й багатокольоровим. Поняття «венеціанська штукатурка» передбачає не тільки застосування високоякісних компонентів, але й особливу технологію нанесення покриття — «підпресовування» декількох найтонкіших напівпрозорих шарів матеріалу один до одного. Загальна кількість таких шарів може досягати 7. Це дозволяє покриттю «світитись», тобто має місце «феномен глибини світла». Це явище відбувається завдяки грі відбитих променів світла, які проходять крізь товщу покриття і відбиваються на різних глибинах залежно від кута падіння. Саме цей ефект робить «венеціанську штукатурку» подібною до полірованого мармуру.

Технологія отримання покриття містить операції загладжування, «озалізнювання» і полірування спеціальним шпателем кожного шару. Готове покриття має товщину 3...5 мм і при цьому характеризується високою паропроникністю, що створює в приміщенні добрий мікроклімат. Зазвичай покриття має мінімальний блиск, який можна посилити вощенням (шліфуванням з воском). Такі покриття є досить твердими та довговічними, але це має місце тільки у випадку якісної підготовки основи, яку бажано армувати сіткою та застосовувати еластичні шпатлівки.

«Венеціанські штукатурки» — досить дороге покриття, але воно дозволяє сучасним художникам-дизайнерам працювати в техніці фрески, створювати декоративні панно — дійсні витвори мистецтва. Розпис роблять по вологому шару покриття (до нанесення воску) спеціальними пігментами, призначеними для колерування матеріалу. Пігмент просочується крізь всі раніше нанесені шари, не вигоряє і не втрачає своїх декоративних властивостей з часом.

Різновидом, але більш простим у використанні, є покриття, які мають назву «патини». Вони імітують малюнок мармуру, а також деревини, старого каменю та ін. Ці покриття наносяться валиком або пензлем у декілька шарів на підготовлену основу. Один з шарів покриття - грунт, другий - сама патина. Склади таких матеріалів є дуже різноманітними і визначаються видом основи і вимогами замовника до покриття.

Мозаїчні (поліхромні) покриття — це водна емульсія нерозчинних у базисному складі пігментів-наповнювачів у вигляді крапель. Краплі пофарбовані в кольори, які відрізняються від кольору базису. При твердненні утворюється покриття з шорсткою поверхнею, яке містить однокольорові або різного відтінку (залежно від пігменту) краплі. При цьому створюється дрібнокрапчастий малюнок з відчуттям єдиного оксамитового фону.

Текстильні покриття («рідкі шпалери»), в тому числі бавовняні - це багатокомпонентні настінні покриття, подібні до фарб і декоративних штукатурок лише за способом нанесення, але відрізняються за своїми властивостями.

Вихідним матеріалом є суха суміш, до складу якої входять бавовняні (або синтетичні) волокна, розпушена целюлоза, а також барвники і в'язжучі речовини, також можуть бути включені і екзотичні добавки - сухі водорості, крихта деревної кори, слюда. На поверхні стіни утворюється безшовне однорідне шорстке фактурне покриття товщиною від 1 до 10 мм (стандартна товщина - 1...3 мм), яке є м'яким і приємним на дотик.

Для створення покриття суху суміш перемішують з водою і наносять на поверхню пензлем, валиком або пластмасовим шпателем. Покриття не вимагає особливого підготування стін, приховує дрібні і середні дефекти, після висихання зберігає пластичність, не руйнується і не деформується навіть у випадках, коли виявляються усадочні тріщини в матеріалі стіни. Це покриття легко реставрується.

Незалежно від наявності органічних волокон, якісні «рідкі шпалери» не всмоктують запахів, вони мають високу кольоростійкість (практично не вигоряють), є звуко- і теплоізоляційними, не горять, мають антистатичні властивості, відштовхуючи пил. Але ці покриття є неводостійкими. Для підвищення водостійкості покриття захищають одним або двома шарами лаку. Термін експлуатації покриття - 6...8 років.

Флокові покриття — це емульсія нерозчинних сухих акрилових чіпсів (флоків), яка наноситься на акрилову базу, остання відіграє роль «клею». Флоки можуть бути не тільки різних кольорів і відтінків, але й різних форм — кулеподібні, зіркоподібні, у вигляді соломки, неправильних форм, що відкриває дизайнерам широкі можливості для декорування поверхні.

Покриття, що утворюється, може бути однокольоровим або різних відтінків, має об'ємний вигляд, є шорстким і досить міцним. Зазвичай флокове покриття складається з трьох шарів — спочатку наносять базовий шар — однокольоровий фон, потім на поверхню, що не просохла, напиляють флоки, а зверху - шар закріплюючого лаку. Після нанесення останнього шару покриття стає зносостійким.

Існують також двокомпонентні флокові покриття - це система, яка складається з кольорових флоків і прозорого напівматового лаку на акриловій основі. При застосуванні флоки змішуються з лаком, після цього склад наносять на поверхню, яка попередньо пофарбована воднодисперсійною фарбою. Фарба є фоном для всього покриття.