![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Красочные материалы
Красочными составами называют вязко-жидкие многокомпонентные составы, наносимые тонкими слоями. Они формируют сцепление наносимой поверхности с основанием, а после отверждения образуют покровные пленки. Красочные составы обычно совмещают функции отделки и защиты поверхности строительных конструкций из металла, железобетона, дерева, кирпича и других материалов от воздействия среды. По составу красочные материалы - композиты, состоящие из связующего (матрица)^ пигмента и наполнителя. Поверхности большинства материалов, применяемых в строительстве, грубые, т.е. имеют большую шероховатость, раковины и другие дефекты структуры. Они подразделяются на классы А1-А7. В отличии от абсолютно плотных металлов эти материалы помимо уже указанных недостатков имеют еще на своей поверхности достаточно большое поровое пространство, образуемое порами и капиллярами различного размера. Это существенно меняет свойства поверхности, которая становится способной отсасывать связующее красочного состава, и часто химически фиксировать его. Поэтому поверхности, подлежащие окраске, например, железобетонных и бетонных конструкций, должны соответствовать категориям А2 и A3. Это значит, что на них ограничивается диаметр раковин (открытых пор), высота наплыва, глубина скола и пр. 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, предназначенный для выравнивания свойств материала-подложки по отсасывающим свойствам. Грунтовка способствует также улучшению сцепления основного покрытия с подложкой. В состав грунтовок для металлических поверхностей вводят противокоррозионные пигменты или другие ингибиторы коррозии. Шпатлевочные составы наносят с целью выравнивания поверхности и ликвидации ее дефектов. Для шпатлевания применяют густые пастообразные составы, которые имеют высокую трещино- стойкость. Различают местное и общее шпатлевание. Послс грунтования и шпатлевания наносят последующие окрашивающие слои покрытия. Грунтовка, шпатлевка и окраска за счет многослойности об- Рис. 18.1, Схема строения красочного материала: / - пористая подложка (бетон); 2 - шпаклевочный слой; 3 - грунтовочный слой; 4 - слой красочного состава; 5 - верхний слой, контактирующий со средой с основой-подложкой. Красочные составы бывают водные (известковые, силикатные, цементные, клеевые, казеиновые), масляные (натуральные), полимерные и др. Растворитель или разжижитель позволяет получить жидко-вязкую консистенцию состава в том числе без дополнительного расхода связующего. Этими компонентами могут быть органические растворители и вода. Связующее и органический растворитель образуют лак, а лак плюс пигмент составляют эмаль. Существуют водные и вододис- персные (латексные) красочные составы.
Недостатком лаков и эмалей является наличие в них органического растворителя, а следовательно, токсичность, взрыво- и пожа- роопасность, вследствие чего окраска должна производиться в специальных герметических окрасочных камерах, снабженных вентиляционным устройством. Структура отечественных красочных материалов, к сожалению, до сих пор состоит преимущественно из лаков и эмалей. Эти материалы в своем большинстве содержат до 50% летучих органических растворителей, что создает серьезный источник экологической вредности. Задача промышленности - ограничить содержание растворителей в лаках и эмалях, а главное создать экологически полноценные материалы за счет вододисперсионных и порошковых красок, которые пока в общем объеме производства пока еще малы. Вместе с тем вододисперсные краски за рубежом составляют в среднем 15-20% (в Германии - более 35%), а порошковые краски - 3- 7%. Реальную долговечность красочных покрытий определить трудно. Известно, что расход лакокрасочных материалов и их долговечность связаны обратно пропорциональной зависимостью. Это означает, что необходимо увеличить срок службы покрытия в " деле", т.е. повысить защитные свойства единицы толщины покрытия. Заводы, производящие краски, это могут сделать путем повышения дисперсности пигментов и наполнителей, отфильтрования включений, как концентраторов напряжений, модификации компонентов состава, введения функциональных добавок. Повышение эксплуатационного срока службы покрытия напрямую связано с тщательной подготовкой поверхности для нанесения красочных составов. Классификация и свойства красочных материалов Красочные материалы и покрытия классифицируют преимущественно по химическому и эксплуатационному признакам. В основу химической классификации и обозначения красочных материалов положен вид, природа пленкообразующего вещества и их назначение, которые имеют обозначение с буквенными и цифровыми индексами. Буквы обозначают принадлежность материала к той или иной группе по роду пленкообразующего. Ниже приведены примеры буквенного обозначения природы материалов. Алкидноакриловые АС, глифталевые ГФ, кремнийорганические КО, мочевинные (карбамидные) МИ, перхлорвиншовые ХВ, полиакриловые АК, полиамидные ПА, поливинилацетатные ВА, силикатные ЖС, эпоксидные ЭП и т.д. Классификация покрытий по эксплуатационному признаку способствует определению рациональной области использования того или иного покрытия. В табл. 18.1 приведена классификация красочных материалов по группам эксплуатации покрытий. Далее идут покрытия специальные (например, маслобензостой- кие - 6, химически-стойкие - 7, термостойкие - 8, электроизоляционные - 9). Красочные составы имеют при маркировке в начале индекса буквы: вододисперсионные - ВД, органодисперсионные - ОД, водоразбавляемые - В, порошковые - П. Пример. Эмаль ХВ-16 - перхлорвиниловая эмаль (ХВ) для атмо- сферостойких покрытий 1, регистрационный номер 6. При маркировке покрытий учитывается также и качество внешнего вида покрытий. В соответствии с ГОСТ установлены 7 классов качества внешнего вида покрытий в зависимости от вида дефекта и их количества: 1 - не допускаются никакие дефекты; II-VII - возможны отдельные включения с учетом их числа (шт/м2) в зависимости от длины, ширины, диаметра дефекта и расстояниями между ними; III- VII классы допускают волнистость, V-VII - потеки; IV-VII - разноот- теночностъ, Таблица 18.1
Красочные составы по своей консистенции могут быть жидкими, вязкими, пастообразными, а по своим реологическим характеристикам относятся к структурированным системам. Для них характерно пластическое и псевдопластическое течение, связанное с различной степенью структурообразования в массе материала. Сильно структурированные краски пригодны для нанесения только распылением, кистью, валиковым способом, но не методом окунания или облива. Каждому способу нанесения краски соответствует оптимальная вязкость, при которой не возникают дефекты поверхности покрытий. Для определения вязкости красок применяют вискозиметры, вязкость при этом измеряют в с. Жизнеспособность красочных составов определяется временем, в течение которого вязкость системы после смешения компонентов практически не изменяется. Для определения свойств красочных покрытий отверждение производят на твердой недеформируемой подложке (металл, стекло). Процесс пленкообразования связан с протеканием химических и физико-химических процессов отверждения в слое краски, испарением растворителя или распадением водных дисперсий и др. Степень от- верледения покрытий можно характеризовать показателем твердости. Наиболее доступным и простым является метод определения твердости покрытий по затуханию колебаний маятника специального прибора. Технологичность нанесения красочного материала зависит от времени высыхания связующего, в течение которого жидкий лакокрасочный состав, нанесенный тонким слоем, затвердевает и превращается в пленку. Различают 5 стадий ее высыхания. Основные компоненты красочных составов В качестве сырья в производстве красок и лаков применяют пленкообразующие вещества, наполнители, пластификаторы, растворители, сиккативы, а также вспомогательные материалы (стабилизаторы, диспергаторы и т.д.). Пленкообразующие вещества или связующие служат для сцепления между собой частиц пигмента и создания тонкой красочной пленки, прочно держащейся на окрашенной поверхности. Связующие вещества подразделяются на: клеи, казеин, известь, цемент, жидкое стекло, полимеры, олифы, применяемые в различных составах. От свойств связующего зависят технологические и эксплуатационные свойства, а главное долговечность красочного покрытия. Натуральное связующее - олифа. Ее получают при переработке растительных масел (льняного, конопляного и др.). Олифа способна " высыхать", отвердевая, за счет окисления кислородом воздуха. Ускоряют этот процесс сиккативы (" сикко" в переводе " сушить", " высушивать"). Различают олифу натуральную, содержащую 100% растительного масла. Выпускают олифу " Оксоль", содержащую 55% масла и 45% уайт-спирта, а также комбинированную олифу с содержанием 70% масла и 30% уайт-спирта. Комбинированные олифы - глифталевая, пентафталевая, перхлорвинилокая и др, Глифталевую олифу, например, получают в результате нагрева льняного масла, фталевого ангидрида и глицерина. Пентафталевая смола является продуктом конденсации пентаэритрита и фталевого ангидрида. Синтетическое связующее способствует отказу от импорта натуральных смол (копал, шеллак, даммар) и экономит пищевые растительные масла. Синтетическими связующими стали разнообразные полимерные материалы, производство которых с каждым годом расширяется. Они применяются в красочных материалах в виде лаков, эмалей, пастовых составов и вододисперсионных красках. Пигменты - это сухие красящие порошки, являющиеся также наполнителями системы, нерастворимые в воде, масле и других растворителях. В зависимости от происхождения пигменты классифицируются на минеральные и органические, а по способу получения - на природные и искусственные (табл. 18.2). Для получения природных минеральных пигментов производят механическую обработку природных материалов: помол, просев или отмучивание. Таблица 18.2
умбра. Среди искусственных пигментов наблюдается острый дефицит белых. В настоящее время широкое распространение среди белых пигментов - белил - имеет диоксид титана благодаря своим уникальным свойствам, стойкости и безвредности. Мировое его производство продолжает непрерывно расти. Применяют литопоновые и цинковые белила, имеющие хорошие показатели. Помимо традиционных сухих порошковых пигментов получают пигменты в виде паст- концентраторов, эмульсий и микрокапсул. Запрещено применение токсичных пигментов, содержащих в своем составе, например, свинец. Однако и они используются, благодаря высшему качеству, в редких случаях для надежных антикоррозионных покрытий там, где позволяет охрана труда человека. Дисперсность пигмента влияет на все его основные свойства. Чем тоньше частицы, тем выше укрывистость и красящая способность пигмента. Полидисперсный состав пигмента позволяет получить плотное покрытие при минимальном расходе связующего. Укрывистость определяет расход красочного состава на единицу окрашиваемой поверхности, Красящая способность - способность пигмента передавать свой цвет смеси с белым пигментом. Светостойкость характеризуется способностью пигмента сохранять свой цвет при действии ультрафиолетовых лучей. Большинство природных пигментов - светостойки, некоторые органические пигменты обесцвечиваются в процессе эксплуатации. Маслоемкость характеризуется количеством олифы (г), необходимым для превращения 100 г пигмента в пастообразное состояние. Атмосферостойкость - свойство противостоять длительное время атмосферным воздействиям: вода, кислород воздуха, кислые газы, попеременное увлажнение и высыхание, замораживание и оттаивание. Щелочестойкость нужна, т.к. некоторые пигменты изменяют свой цвет при соприкосновении с щелочными растворами. Их не применяют для изготовления красочных составов, наносимых на поверхность бетона. Щелочестойкими являются почти все природные пигменты, а также многие искусственные пигменты (титановые белила, оксид хрома, органические пигменты " алый" и " оранжевый"). Для изготовления кислотостойких красок применяют только кислотостойкие пигменты (оксид хрома, титановые белила, графит). Наполнители. В отделочные составы для их удешевления, повышения декоративных и защитных свойств добавляют тонкоизмель- ценные наполнители: тальк, диатомит, молотый песок, слюда и особенно часто мел и известняки. За рубежом расширяется применение в качестве наполнителей органических полимерных порошков: полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида и др. Виды красочных составов Масляные краски Масляные краски изготовляют на заводах растиранием олифы с пигментами в специальных машинах-краскотерках. При растирании образуется однородная суспензия, в которой каждая частица пигмента или наполнителя имеет оболочку из связующего, адсорбированного на их поверхности. Различают густотертые и жидко- тертые масляные краски. Густотертые краски производят в виде паст и доводят до рабочей вязкости добавлением олифы. Жидкотер- тые масляные краски выпускают готовыми к употреблению с содержанием олифы 40-50%. К таким краскам относятся титановые, цинковые белила. Масляные краски чаще всего применяют для зашиты стальных конструкций от коррозии, для предохранения оконных переплетов и других деревянных элементов от увлажнения, а также для окраски поверхностей, подвергающихся истиранию и частой промывке водой (полы, нижние части стен коридоров общественных зданий, металлические ворота шлюзов и т.д.). Масляная краска не изменяет свой объем в процессе твердения, обладает стойкостью и долговечностью. Лаки и эмалевые краски Лаки представляют собой пленкообразующие растворы синтетических или натуральных смол в органических растворителях. Для повышения качества лакового покрытия в рецептуру добавляют пластификатор, отвердитель и другие специальные добавки. В строительстве в основном применяют масляно-смоляные, синтетические безмасляные, битумные и асфальтовые лаки. Масляно-смоляные лаки - это растворы модифицированных растительными маслами натуральных, а также алкидных смол (глиф- талевых, пентафталевых и др.) в органических растворителях. Масляно-смоляные лаки применяют в основном для внутреннего покрытия по хорошо подготовленному дереву, а также для внутренних и наружных работ. Синтетические безмасляные лаки в основном растворы пер- хлорвиниловой смолы в органических растворителях. Эти лаки бесцветны, высыхают в течение 2 ч при температуре 20°С. Их применяют для лакировки масляных покрытий с целью улучшения их антикоррозионных свойств. Битумные и асфальтовые лаки представляют собой растворы нефтяного битума или асфальта или их смеси и растительных масел в органических растворителях. Применяют для грунтовки металлических поверхностей под антикоррозионное покрытие, для покрытия скобяных и других металлических поверхностей. Каменноугольные лаки - это растворы каменноугольного пека в органических растворителях. Их применяют как антикоррозионное покрытие чугунных и стальных конструкций и изделий. Эмалевые краски представляют собой суспензию пигмента в лаке. Строительные эмалевые краски должны обладать определенной твердостью, атмосферостойкостыо, хорошим внешним видом, способностью высыхать при обычной температуре не более чем за 1-2 суток. К синтетическим эмалям относятся алкидные, перхлорвинило- вые. Алкидные эмалевые краски - суспензия пигмента в глифталевом, пентафталевом, алкидностирольном и других алкидных лаках. Для наружных работ служат глифталевые ГФ-13 и пентафталевые эмали ПФ-14. Перхлорвиниловые эмалевые краски ПХВ используют для отделки предварительно загрунтованных металлических поверхностей и для отделки бетонных фасадных поверхностей. Широкое распространение нашли кремнийорганические эмали. Кремнийорганиче- ские покрытия гидрофобны, атмосферостойки, защищают наружные ограждения от увлажнения, но не препятствуют естественной вентиляции помещений. Покрытия на основе каучуковых эмалей (раствор хлоркаучука в органическом растворителе) обладают высокой водо- и коррозионной стойкостью, их применяют для защиты от коррозии металлических и железобетонных конструкций. Промышленность должна увеличить выпуск эмалей с пониженным содержанием летучих веществ. Вододисперсионные краски Вододисперсионные краски состоят из двух несмешивающихся жидкостей, в которой частицы одной - глобулы - 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 обращение фаз и распадение эмульсии, глобулы сливаются и образуется гладкое покрытие. После отверждения покрытие приобретает матовый оттенок, становится водостойким, воздухопроницаемым. При этом вододисперсионные краски не токсичны, технологичны, так как могут легко разбавляться водой до требуемой вязкости. В ассортименте вододисперсионных красок ведущее положение пока занимает поливинилацетатная краска. Это водная дисперсия по- ливинилацетата, пластифицированная дибутилфталатом, пигмент, добавки. Краска обладает определенной водостойкостью, достаточной адгезией к бетону, штукатурке, дереву. Акрилатная краска отличается повышенной атмосферостойкостью и долговечностью. Краску применяют для отделки фасадов зданий, влажных помещений. Акрилатные краски перспективны, так как у них есть развивающаяся сырьевая база, Кремнийорганические вододисперсионные краски имеют такое же применение, как и акрилатные. Они придают покрытию гидрофобность, которая значительно повышает долговечность покрытия и конструкции, которую защищают. Связующее бутадиенстирольной краски состоит из ппифталевого лака. Бутадиенстирольные краски применяют в основном для высококачественной отделки здания. Общая тенденция развития вододисперсионных красок - повышение их несмываемости (до 0 г/м2) и эксплуатационного срока службы. Пастовые составы В отделке зданий и сооружений используются пастовые составы, создающие сразу покрытия толщиной до 1000 мкм. Пастовые составы готовят на основе синтетических смол и водных дисперсий полимеров. Имеются пастовые, полимерцементные, полимергипсовые, по- лимергипсоцементные составы. Применение нашел пастовый состав " Дефас", изготовленный на основе поливинилацетатной краски ВД- ВА-17, кварцевого песка, маршалита. Для отделки фасадов зданий широко применяются пастовые составы на основе и других вододис- персионных красок. Ластовые 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 Порошковые краски представляют мелкодисперсную сухую смесь, состоящую их твердых полимеров, наполнителей, пигментов и специальных добавок. Основные свойства: оптимальная дисперсность (10-100 м2/г), сыпучесть и насыпная плотность. Порошковые краски доводят до рабочей вязкости ожжижением, т.е. переводом в капель- но-жидкое состояние (расплав), монолитизацией - слиянием частиц и их отверждением с образованием химически стойкого покрытия. В качестве основного сырья применяют термопластичные полимеры (полиэтилен, поливинилхлорид, полиамиды) и реактопласты (эпоксидные, полиэфирные, полиуретановые). Формирование покрытий может происходить в широком интервале температур, при этом изменяется и продолжительность процесса отверждения. Покрытия наносятся на защищаемую поверхность различными методами с разогревом состава (пистолетом и др.). Например, покрытия из поливинил- бутирольной краски ПВЛ-212 получают при температуре 170°С и 250°С, время формирования и покрытия соответственно составляют 30 и 3 мин. Краски на неорганических вяжущих Известковые, цементные, силикатные краски. В качестве связующего применяется гашеная известь. Для повышения водоудержи- вающей способности красочного состава вводят специальные добавки: хлористый кальций, поваренную соль или алюминиевые квасцы, иногда полимеры. Срок службы таких покрытий на воздухе низок. В качестве связующего цементных красок применяют белый или цветной цементы. Для повышения водоудерживающей способности состава в него вводят известь-пушонку и хлористый кальций. Цементные краски применяют для наружных работ. Силикатные краски представляют суспензию пигментов 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. Краски представляют собой суспензии пигментов и наполнителей в водных или водно-щелочных растворах клея или казеина. Клеевые краски приготовляют с использованием синтетических клеев - на основе карбоксилметилцеллюлозы и других полимеров. Для повышения прочности и водостойкости в клеевые составы вводят олифу. Клеевые составы не водостойки, их применяют для внутренней отделки помещений. Казеиновые краски готовят на месте производства малярных работ перемешиванием с водой сухих (порошковых) красок промышленного производства. Для повышения водостойкости в казеиновые краски вводят известь, что повышает атмосферостойкость покрытия. Казеин - пищевое сырье, поэтому эти краски имеют ограниченное применение.
|