Лакокрасочные материалы

Красные пигменты — железный сурик, марс и мумия (железоокисные пигменты), а также свинцовый сурик (оранжево-красный), искусственная киноварь (осажденный краситель). 

Ккоричневым пигментам относят умбру (глину, окрашенную окисями железа и марганца) и некоторые разновидности железоокисных красных пигментов (мумии, марса, сурика). 

Синие пигменты — это в основном ультрамарин, малярная лазурь (милори) и фталоцианин меди — органический пигмент (пигментный краситель), по свойствам не уступающий минеральным пигментам. 

Зеленые пигменты включают свинцовую и цинковую зелени (смеси кронов с лазурью), окись  хрома (хромовую зелень). 

Металлические пигменты представляют собой тонко  измельченные порошки и пудры  алюминия, меди и цинка и их сплавов. Они имеют шарообразную и чешуйчатую форму частиц. Получают их измельчением фольги (главным образом обрезков) или распылением расплавленного металла. Металлические пигменты, особенно пигменты, полученные из алюминиевой  фольги, отличаются высокой укрывистостью, теплоотражательной способностью, антикоррозионными свойствами и атмосферостой-костью. Кроме того, они обладают хорошими декоративными свойствами и используются часто как декоративные пигменты. К наиболее распространенным относят медную (золотистую1) бронзу (сплав меди и цинка). Ее применяют, в частности, для покрытий, имитирующих позолоту. 

II. Общие свойства  лакокрасочных составов и покрытий 

        Лакокрасочные    покрытия    с    надежными    защитными    и    хорошими декоративными  свойствами обычно получают при  многослойном нанесении последовательно  сначала грунта и шпаклевки,  затем слоев лака или краски. Верхний слой краски часто  покрывают слоем лака. 

Грунтовки применяют  для повышения влагостойкости изделия  и для улучшения прилипаемости (адгезии) пленки краски к окрашиваемой поверхности. Их наносят первым слоем. Далее для устранения неровностей поверхности загрунтованных изделий, а также трещин и выщербин поверхностей, подлежащих окраске, производят шпаклевку. 

Грунтовки и  шпаклевки приготовляют на основе пигментов  и наполнителей (мела), затирая их с лаками. Грунтовки отличаются от эмалевых красок более низким, а  шпаклевки — более высоким  содержанием пигментов (вместе с  наполнителями). 

Пленкообразующее  вещество (пленкообразователь) является главной составной частью любого лакокрасочного состава и покрытия. От него зависят основные и специфические свойства лакокрасочных составов и покрытий. К основным общим свойствам лакокрасочных составов относят вязкость, концентрацию, скорость высыхания, укрывистость, токсичность и др. 

Вязкость лакокрасочного состава должна быть не очень высокой, чтобы не затруднять работу малярной кистью или валиками и не применять  слишком высоких давлений при  покрытии методом пневматического  распыления. При чрезмерном повышении  вязкости лакокрасочный состав плохо  разливается и не полностью заполняет  поры и неровности поверхности, что  ухудшает адгезию покрытия. 

Концентрация  пленкообразующего вещества в лакокрасочном  составе сильно влияет на физико-механические и оптические свойства пленок. Она  должна быть достаточной для обеспечения  необходимой вязкости лака или краски, а также толщины и прочности  пленки покрытия. Толщина лакокрасочного покрытия обычно составляет 60—100 мкм, иногда 300 мкм, что достигается нанесением нескольких слоев (с сушкой после  каждого слоя). Средняя толщина  одного слоя высохшего покрытия, нанесенного  распылением, колеблется от 10 до 25 мкм. 
 

Скорость высыхания  лакокрасочных составов определяется скоростью испарения летучих  растворителей или химических процессов, протекающих в пленкообразователе под действием кислорода воздуха, тепла, катализаторов и отвердителей. В практике малярных работ различают два этапа высыхания олиф, лаков и красок: высыхание от пыли и полное высыхание. Скорость высыхания олиф и масел характеризуется йодным числом — количеством йода, присоединяющегося по месту двойных связей молекул масла. 

Степень перетира важна для пигментированных лакокрасочных составов. Размер частиц пигмента, естественно, не должен превышать толщины высохшей пленки, иначе невозможно получить гладкое и ровное покрытие.,, При механических воздействиях крупные частицы легко, вырываются из пленки и повреждают покрытие. Основные свойства лакокрасочных покрытий характеризуются показателями их механических и декоративных свойств, адгезионной способностью, стойкостью к воздействию окружающей среды. Механическую прочность покрытий оценивают показателями твердости, гибкости (астичности), прочности на удар, стойкости к истиранию и др. 

Декоративные  свойства покрытий должны соответствовать  функциональному назначению и условиям эксплуации. Их характеризуют цветом, блеском, фактурой и |ассом (покрытия). По степени блеска различают глянжые, полуглянцевые, полуматовые, матовые. По фактуре герытия могут быть гладкие, рисунчатые (например, молотковые») и рельефные («шагрень»). 

Внешний вид  покрытия с учетом степени блеска, характера фактуры и наличия  дефектов характеризуют классом. Покрытия 1-го класса имеют однородную гладкую  и блестящую поверхность без  видимых (невооруженным глазом) дефектов. Однородные рисунчатые и рельефные  покрытия, как правило, относят ко 2-му классу. Большинство товаров  народного потребления (холодильники, радиоаппаратура, мебель и др.) имеют  покрытие 1-го класса. 

Адгезионная способность (адгезия) оценивается прочностью прилипания лакокрасочного покрытия к поверхности изделия. Это наиболее важное свойство покрытия зависит от степени смачивания поверхности изделия лакокрасочным составом и адсорбции его поверхностью, от величины сил взаимодействия между пленкой и поверхностью изделия. Характер сил взаимодействия, обусловливающих прилипание и склеивание, рассмотрен в главе «Клеящие материалы». 

Существенное  влияние оказывает состояние  покрываемой поверхности. Окислы (ржавчина), жировые загрязнения, влага, пыль, адсорбированные  поверхностью пары в газы препятствуют образованию молекулярного контакта между молекулами покрытия и покрываемой  поверхности, резко снижая прилипаемость (адгезию) покрытия, его прочность и стойкость к различным внешним воздействиям. Гладкие и блестящие (глянцевые) покрытия дольше сохраняются и лучше защищают. Стойкость к воздействию окружающей среды является важнейшим свойством лакокрасочного покрытия. Ее оценивают по стойкости к воздействию влаги, света, пониженных и повышенных температур и др. 

Выбор лакокрасочного материала для покрытия производят исходя из назначения материала по ТУ (или ГОСТ) и условий эксплуатации изделия. При этом учитывают возможный  метод нанесения, температуру сушки, огнеопасность, токсичность материала  и стоимость. 

Качество лакокрасочного покрытия существенно зависит от тщательности подготовки поверхности  конструкций и изделий к окрашиванию. Применяют абразивные обработки  поверхности и ее обезжиривание, удаление различных загрязнений, остатков предыдущих разрушившихся покрытий и т. п. 

III. Основы пленкообразования 

         Переход пленкообразующего вещества  из вязкожидкого состояния в твердую сплошную пленку, прочно прилипающую к поверхности покрываемого изделия, зависит от соотношения сил адгезин между молекулами пленкообразователя и сил адгезии между пленкообразователем и покрываемой поверхностью. 

Пленкообразователи с сильным межмолекулярным взаимодействием (с высокой когезией) обычно обладают слабой адгезией и, наоборот, при относительно слабом межмолекулярном взаимодействии пленкообразователя адгезия выше. Объясняется это тем, что при сильном межмолекулярном взаимодействии молекулярные цепи пленкообразующего вещества (например, кристаллизующего полимера) менее гибки и хуже проникают в неровности и поры покрываемого изделия, что препятствует установлению молекулярного контакта на возможно большей площади касания пленки покрытия с поверхностью покрываемого тела. 

Адгезия к покрываемой  поверхности тем выше, чем большей  способностью вытеснять адсорбированные  газы и мономолекулярные слои влаги  с поверхности покрываемого изделия  обладают молекулы пленкообразующего  вещества. Эта способность тем  выше, чем большей гибкостью обладают макромолекулы пленкообразователя. Поэтому ослабление межмолекулярного взаимодействия пленкообразователя растворителями, пластификаторами, повышением температуры всегда приводит к улучшению его адгезии к покрываемой поверхности. Рациональный выбор лакокрасочного состава позволяет обеспечивать хорошую адгезию и достаточно высокую когезию. При слабой когезии пленка покрытия может быть несплошной и недостаточно механически прочной. 

Образование пленки в результате испарения растворителей  из лака и краски и дисперсионной  среды из водной эмульсии (водоэмульсионной краски) является процессом физическим. Исходное пленкообразующее вещество не претерпевает при этом каких-либо химических изменений и с помощью растворителей  может быть вновь переведено в  растворенное состояние. Такой процесс  пленкообразова-ния является обратимым. По этому типу образуются пленки из растворов (спиртовых лаков, нитролаков и эмалей и др.) и эмульсий. 

Пленкообразование из эмульсий имеет некоторые отличия  от пленкообразования из растворов. При постепенном испарении дисперсионной  среды (воды) из эмульсионной пленки частицы  пленкообразующего вещества начинают слипаться (происходит процесс аутогезии). Хорошие защитные свойства такой пленки достигаются только при полном самослипании частиц пленкообразующего вещества эмульсии. Эмульгаторы, введение которых в эмульсию обязательно, затрудняют самосливание (аутогезию), поэтому эмульсионные покрытия более пористы, чем лаковые. Степень пористости (проницаемости) пленок часто регулируют соотношением растворителей и разбавителей. Если из лакокрасочного состава в первую очередь будет испаряться растворитель, а не разбавитель, то получаются более пористые пленки. 

Пленкообразование во многих случаях идет в результате реакций полимеризации или поликонденсации  между молекулами пленкообразователя под действием кислорода воздуха, тепла, катализаторов и инициаторов, а также специальных отвердителей. Это обусловлено необратимым переходом пленкообразующего вещества в неплавкое и нерастворимое состояние, с установлением поперечных химических связей в его структуре. Образование твердой пленки в этом случае является необратимым химическим процессом. Такие процессы происходят при пленкообразовании из масляных и алкидных лакокрасочных составов, ненасыщенных полиэфирных лаков, эпоксидных смол и др. 

Процесс пленкообразования  в ряде случаев происходит сначала  в результате испарения растворителей, а затем вследствие происходящих химических реакций. Так образуются пленки из лакокрасочных составов, содержащих растворители, например на основе уплотненных олиф и алкидных смол. 

Способность масляных лакокрасочных составов высыхать и  образовывать твердые пленки, прочно прилипающие к поверхности различных  тел, связана с содержанием и  ненасыщенностью жирных кислот, входящих в их состав. Чем больше содержится в масле ненасыщенных жирных кислот и чем выше их ненасыщенность, т. е. чем больше в их молекулах двойных связей, тем быстрее идет высыхание масла и тем прочнее образующаяся пленка. 

Процесс высыхания  масляной пленки связан с интенсивным  поглощением кислорода (масса пленки увеличивается), поэтому высыхание  масла на воздухе рассматривается  как процесс окисления и полимеризации, в результате которого мономерные молекулы масла постепенно укрупняются (полимеризуются) и превращаются в твердые неплавкие и нерастворимые трехмерные полимеры, называемые линоксинами. Не растворяясь в органических растворителях, линоксины лишь набухают в них. Предполагается, что в начальной стадии высыхания идут реакции окисления благодаря присоединению кислорода воздуха по месту двойных связей молекул масла. Далее в результате реакций полимеризации происходит процесс постепенного укрупнения молекул масла, проявляющийся сначала в повышении его вязкости, а в конечном итоге в образовании неплавких и нерастворимых полимеров с трехмерной структурой. 

Классификация и система обозначения лакокрасочных  составов и 

покрытий 

В основу классификации  и системы обозначения лакокрасочных  составов (материалов) и покрытий в  нашей стране положены химическая природа  основного пленкообразующего вещества и назначение материала применительно  к условиям эксплуатации.