Водоразбавляемые лакокрасочные материалы
Из всего обширного спектра лакокрасочных материалов особую нишу занимают водоразбавляемые ЛКМ.
Водоразбавляемые ЛКМ, в зависимости от состояния полимерного связующего, подразделяются на воднодисперсионные и водорастворимые.
Воднодисперсионные (водоэмульсионные) ЛКМ представляют собой суспензии пигментов и наполнителей в водных дисперсиях пленкообразующих веществ типа синтетических полимеров с добавкой эмульгаторов, диспергаторов и других вспомогательных веществ. ЛКМ этого типа присвоен начальный индекс "ВД" при обозначении марок, например: краска ВД-ВА-17 или краска ВД-КЧ-26.
По типу связующего (пленкообразующего) вещества воднодисперсионные краски подразделяются на:
> сополимеровинилацетатные (ВС) - на основе водных дисперсий сополимеров винилацетата с дибутилмалеинатом или этиленом;
> поливинилацетатные (ВА) - на основе поливинилацетатной дисперсии;
> бутадиен-стирольные (КЧ) - на основе латексов, представляющих собой сополимер бутадиена со стиролом;
> полиакриловые (АК) - на основе сополимерной акриловой дисперсии и др.
По назначению воднодисперсионные краски подразделяют на краски для наружных работ, краски для внутренних работ и краски целевого назначения. При обозначении марок для каждой из этих групп принята в качестве первой цифры соответственно 1, 2 и 5, например, краска ВД-ВА-17, ВД-КЧ-26, ВД-ВА-524.
Применение водоразбавляемых ЛКМ является одним из наиболее перспективных направлений в производстве лакокрасочных покрытий. Это обуславливается следующими преимуществами этих материалов:
> применение в качестве разбавителя воды взамен токсичных и огнеопасных растворителей дает значительную экономию, уменьшает пожароопасность при покраске, улучшает санитарногигиенические условия труда как при производстве, так и при применении ЛКМ;
> легкость нанесения (кистью, краскораспылителем, валиком) и быстрое высыхание покрытий;
> возможность получения покрытий на влажных поверхностях и при повышенной влажности воздуха;
> меньшая трудоемкость отмывки оборудования и инструмента от неотвержденной краски;
> высокая адгезия красок к таким пористым поверхностям, как штукатурка, бетон, кирпич и т.п., позволяющая перекрашивать их без специальной подготовки;
> низкая стоимость красок.
Вместе с тем водоразбавляемые ЛКМ не лишены недостатков, из которых следует отметить:
> слабую стабильность и неморозостойкость значительной части воднодисперсионных красок;
> более узкий температурный режим для отверждения;
> необходимость специальной подготовки металлической поверхности под окраску;
Из лакокрасочных материалов воднодисперсионного типа наилучшими являются краски на основе акриловых латексов. Они имеют по сравнению с поливинилацетатными, сополимеровинилацетатными и бутадиенстирольными красками существенные преимущества - они образуют покрытия, обладающие повышенной атмосферостойкостью, водостойкостью, высокой стойкостью к старению и действию щелочей. Применяются в строительстве для наружных и внутренних покрытий по пористым материалам (штукатурка и т.п.) и загрунтованным металлическим поверхностям, устойчивы к замораживанию до - 40°С и оттаиванию. Значительное применение, особенно для внутренних работ, получили ЛКМ на основе сополимеров стирола с бутадиеном. Однако эти краски не рекомендуются для помещений с повышенной влажностью.
Состав лакокрасочных материалов
Связующие (пленкообразующие) вещества -жидкие или доведенные до жидкого состояния твердые материалы (в основном синтетические полимеры и смолы), которые после высыхания связывают между собой частицы пигментов и наполнителей и образуют пленку, прочно сцепляющуюся с окрашиваемой поверхностью.
Пленкообразующие вещества ответственны за создание пленки, адгезию ее к поверхности окрашиваемого предмета, удерживание внутри слоя покрытия частиц пигмента и наполнителя. Помимо этого, хорошее пленкообразующее вещество обеспечивает покрытию водонепроницаемость, но в то же время позволяет ему "дышать", препятствует размножению микроорганизмов, не являясь ядовитым для человека, задерживает ультрафиолетовые лучи и т д.
Пигменты - сухие красящие вещества, неорганические или органические, природные или искусственные, диспергируемые в пленкообразующих веществах для придания краскам, эмалям, грунтовкам, шпатлевкам цвета и непрозрачности. Пигмент сообщает лакокрасочному покрытию определенные механические свойства, устойчивость к действию воды, света и атмосферных влияний. Наиболее широкое распространение в лакокрасочной промышленности получили неорганические пигменты, такие как диоксид титана, сурик железный, охра и др.
Органические пигменты применяют в меньшем объеме, к ним относятся пигмент алый, фталоцианиновый голубой и зеленый.
Наполнители - неорганические природные или синтетические вещества, применяемые для улучшения малярно-технических и эксплуатационных свойств покрытий и экономии пигментов. Природные неорганические наполнители получают путем измельчения, обогащения, термической обработки горных пород и минералов. Синтетические неорганические наполнители получают в результате химических реакций по специальной технологии. Наполнители - порошки с низкой красящей способностью, они придают материалам прочность, атмосферостойкость и др. свойства. Наполнителями служат мел, каолин, микромрамор, слюда, тальк, химически осажденный мел и др.
Растворители - летучие жидкости, применяемые для растворения пленкообразующих веществ, а также для разбавления лакокрасочных материалов до рабочей вязкости перед нанесением на окрашиваемую поверхность. К ним относятся вода, уайт-спирит, ацетон, ксилол, спирт, и др.
Аддитивы - компоненты, которые ускоряют такие процессы, как диспергирование пигментов, смачивание подложки, устранение поверхностных дефектов, отверждение и многие другие на стадиях изготовления, транспортирования, хранения красок и формирования покрытия. Аддитивы также называют "технологическими добавками", "функциональными добавками" и т.д. К аддитивам относят диспергаторы, эмульгаторы, сиккативы, пеногасители и др.
Лакокрасочные покрытия
Основное назначение лакокрасочных покрытий - защита поверхности и ее декоративная отделка.
Системой покрытия называют сочетание слоев последовательно нанесенных ЛКМ различного целевого назначения (покрывных, грунтовочных, промежуточных слоев). Свойства комплексных покрытий зависят как от качества ЛКМ, так и от их сочетаемости.
Путем соответствующей подготовки поверхности, выбора грунтовок, шпатлевок и покрывных ЛКМ можно варьировать эксплуатационные свойства покрытий и их долговечность. Сначала выбирается покрывной материал, пригодный для заданных условий эксплуатации, а затем выбирается грунтовка, имеющая хорошую адгезию к окрашиваемой поверхности и сочетающаяся с покрывным материалом для заданных условий эксплуатации.
Общая структура лакокрасочного покрытия с использованием только лакокрасочных материалов приведена на рис. 1.
Рис. 1. Схема защитного покрытия на основе лакокрасочных материалов.
1. Защищаемая поверхность (металл, дерево, бетон и др.)
2. Грунтовочный слой;
3. Шпатлевочный слой. При окрашивании пористых материалов (древесины, бетона и т.д.) может наноситься первым без грунтовочного слоя;
4. Защитно-декоративный слой краски, эмали или лака.
Основные требования к защитным покрытиям - высокая адгезия к подложке, газо- и водопроницаемость, механическая прочность, износостойкость и стойкость к условиям эксплуатации (атмосферо-химостойкость и др.).
Покрытия могут быть прозрачными и непрозрачными (укрывистыми); прозрачные получают при нанесении лаков, укрывистые - при нанесении грунтовок, шпатлевок, красок и эмалей.
Общая толщина покрытия в случае использования традиционных лакокрасочных материалов составляет обычно 60-100 мкм, иногда - до 300 -350 мкм. В случае применения шпатлевок, герметиков или композиционных материалов толщина слоя лежит в пределах 500 - 2000 мкм и более.
Необходимость нанесения лакокрасочных материалов несколькими слоями обусловлена во многих случаях невозможностью получить покрытия с хорошими защитными свойствами, т.к. при нанесении одного утолщенного слоя затрудняется испарение растворителя и другие процессы пленкообразования и может получиться покрытие с подтеками и наплывами. Слоем толщиной более 350 мкм могут быть нанесены густые шпатлевки, тиксотропные лаки и эмали, а также материалы, содержащие реакционноспособные растворители, например полиэфирные лаки и эмали.
Верхние слои покрытия сообщают поверхности нужные декоративные свойства, укрывистость и стойкость к действиям внешней среды. Для нанесения покрывных слоев используют главным образом эмали и краски. На верхний покрывной слой иногда наносят слой лака, придающего покрытию блеск или матовость.
Между грунтовочными и покрывными при необходимости наносят промежуточные слои различного назначения, например, шпатлевочные для выравнивания поверхности и заделки сварных и заклепочных швов, для предотвращения набухания грунтовочного или другого ранее нанесенного слоя в растворителе, содержащемся в покрывной краске. В зависимости от типа материала операции нанесения отдельных слоев называются соответственно грунтованием, шпатлеванием, окрашиванием или лакированием.