Товары для лакокрасочной отделки

Назначение, состав, потребительские свойства лакокрасочных материалов

Группа товаров для лакокрасочной отделки продукции включает лакокрасочные материалы (ЛКМ) и инструмент для нанесения ЛКМ на поверхность изделий.

Лакокрасочные материалы объединяют готовые к употреблению пленкообразующие составы для получения устойчивых к внешним воздействиям отделочных покрытий (олифы, лаки, краски, грунтовки, шпатлевки), а также вспомогательные материалы, необходимые для проведения лакокрасочных работ. ЛКМ в настоящее время стали основным видом средств для защитно-декоративной отделки машин, приборов, транспортных средств, сооружений, всевозможных изделий из металла, дерева, пластмассы. 80 % всей металлической поверхности продукции в машиностроении защищены лакокрасочными покрытиями (ЛКПк). Товары народного потребления из металлов и дерева, как правило, имеют ЛКПк.

Лакокрасочные материалы являются многофункциональными и способны удовлетворять многие потребности, в том числе: 1) обеспечивают стойкость к коррозионному разрушению металлов (особенно возросло значение ЛКМ как защитных средств в последние десятилетия в связи с насыщением атмосферы агрессивными газами и увеличением потерь от коррозии), гниению и разрушению древесины, бетона и других неметаллических материалов; 2) повышают эстетическую ценность изделий, возможность придать продукции оригинальность и лучший внешний вид; 3) увеличивают водо-, свето-, износостойкость и в итоге повышают надежность изделий; 4) обеспечивают высокие гигиенические свойства продукции, так как снижают загрязняемость и облегчают очистку изделий. ЛКМ позволяют также придать продукции новые свойства, например электроизоляционную способность, стойкость к маслам и различным химическим реагентам, негорючесть. В то же время широкое применение ЛКМ связано с необходимостью использовать растительные пищевые масла для предотвращения загрязнения окружающей среды легколетучими компонентами лакокрасочных составов. Традиционные ЛКМ содержат взрывоопасные и физиологически вредные для организма растворители, что создает также ряд проблем, связанных с обеспечением безопасности труда при их производстве и потреблении.

Потребности в ЛКМ растут быстрыми темпами в связи с огромными масштабами строительства в стране и развитием производства промышленной продукции. В настоящее время отечественная промышленность производит более 1500 наименований ЛКМ. С каждым годом возрастает доля готовых к употреблению ЛКМ на синтетических пленкообразователях (алкидных, меламиноальдегидных, поливинилацетатных), расширена гамма выпускаемых цветов. Применение синтетических пленкообразователей позволяет не только экономить пищевые жиры, но и обеспечить улучшение потребительских свойств покрытий и повышать производительность труда при нанесении ЛКМ.

ЛКМ используют для получения прозрачных и непрозрачных покрытий. Прозрачные покрытия образуются при лакировании и полировании поверхностей, непрозрачные — при окрашивании, т. е. нанесении красок и эмалей.

Лакокрасочные покрытия, как правило, многослойные. Нижний слой называют грунтовочным. Он обеспечивает прочность сцепления ЛКПк с покрываемой поверхностью (подложкой) и частично закрывает поры подложки. Промежуточный шпатлевочный слой обеспечивает выравнивание поверхности и предотвращает набухание грунтовочного слоя от растворителей последующих верхних слоев. Верхние (покровные) слои сообщают покрытию нужные декоративные свойства и защитную стойкость к действию внешней среды. Число покровных слоев обычно бывает не менее двух. В соответствии с видом ЛКМ операции по нанесению отдельных слоев называют соответственно грунтованием, шпатлеванием, окрашиванием, лакированием и полированием.

Состав ЛКМ. Лакокрасочные материалы являются сложными многокомпонентными составами на основе пленкообразующих веществ. Готовые к употреблению ЛКМ могут содержать, кроме пленкообразователей, пигменты, наполнители, растворители и разбавители, сиккативы, отвердители и другие добавки. Вспомогательные материалы — преимущественно однокомпонентные, например растворитель, сиккатив.

Пленкообразователи — нелетучие вещества, способные отверждаться и образовывать на поверхности тел твердые тонкие с хорошей адгезией сплошные атмосферостойкие пленки. Пленкообразователи одновременно являются связующими, они обволакивают, связывают другие составляющие ЛКМ-покрытия. В качестве пленкообразователей в ЛКМ применяют синтетические полимеры (олигомеры), масла растительные и талловое. синтетические жирные кислоты, эфиры целлюлозы, нефтепродукты, клеи, силикаты. Природа пленкообразователя определяет основные потребительские свойства покрытия и характер образования пленки. Пленкообразователи обратимого типа (эфиры целлюлозы, термопластичные полимеры, клеи) образуют пленки за счет улетучивания растворителей. При этом состав и структура пленкообразователя не изменяются и образованная пленка вновь может быть растворена или расплавлена. Масла и термореактивные полимеры являются необратимыми пленкообразователями. При высыхании покрытий на основе таких пленкообразователей они отвердевают в результате химических превращений.

Пигменты сообщают ЛКМ определенный цвет, непрозрачность (укрывистость), повышают твердость, износо- и атмосферостойкость, снижают набухаемость пленки. В производстве ЛКМ применяют преимущественно минеральные пигменты, в том числе: белые (цинковые, титановые и лито- понные белила), желтые (кроны свинцовые, железоокисные и стронциевые, охра), красные (сурик железный, мумия, соединения кадмия), синие (ультрамарин, лазурь железная, соединения кобальта), зеленые (окись хрома). Широко применяют также металлические пигменты — тонкодисперсные порошки алюминия и бронзы. Органические пигменты и красители обладают более интенсивным цветом, но уступают минеральным по свето- и атмосферостойкости. Поэтому их применяют при изготовлении ЛКМ декоративного назначения и для внутренних работ.

Наполнители — минеральные соли (мел, тальк, барит, каолин), вводимые для удешевления красок и эмалей.

Растворители вводят для перевода компонентов ЛКМ в жидкое состояние, удобное для использования. В качестве растворителей применяют ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилол), лаковый бензин, спирты (бутиловый, этиловый), кетоны, эфиры и др. Обычно используют смесь растворителей, подбирая их так, чтобы обеспечить определенную скорость испарения и необходимую вязкость раствора или суспензии.

Разбавители — более дешевые растворители (скипидар, бензин и др.), которые вводят в Л КМ для разведения их до установленной вязкости. По сравнению с растворителями разбавители имеют более низкую температуру кипения и улетучиваются из ЛКМ быстрее.

Сиккативы — ускорители высыхания маслосодержащих ЛКМ. Каталитическое действие ускорителей основано на способности солей металлов переменной валентности (Со, Мп, Pb, Zn) ускорять отвердение высыхающих масел. Сиккативы применяют в виде растворов солей металлов — ускорителей с льняным маслом (торговое название—линолеаты), смоляными кислотами канифоли (резинаты) или нафтеновыми кислотами (нафтенаты). Наиболее эффективными сиккативами являются растворы смешанных солей металлов — ускорителей, например свинцово-марганцевый или свинцово-кобальтовый сиккативы. Обычно в олифу или маслосодержащие лак и краски вводят 0,25—0,45 % сиккатива (в пересчете на активный металл). Избыточное количество сиккатива заметно ухудшает качество ЛКПк, ускоряет его разрушение в связи с более интенсивным старением пленкообразователя.

Потребительские свойства ЛКМ. Качество ЛКМ зависит от свойств жидких лакокрасочных составов. На свойства покрытия ЛКМ существенно влияют также природа отделываемого материала, условия нанесения и отверждения ЛКМ, а также количество и толщина слоев покрытия. Разовое нанесение ЛКМ слоем большой толщины затрудняет улетучивание растворителя и формирование пленки. Поэтому ЛКМ наносят несколькими слоями, с тем чтобы получить достаточно прочное, с хорошими защитными свойствами покрытие толщиной 100-300 мкм.

При оценке функциональных свойств жидких ЛКМ учитывают содержание летучих и нелетучих веществ, pH среды, укрывистость, однородность состава. К основным функциональным свойствам покрытий относят адгезионную способность, защитные свойства.

Содержание нелетучих веществ (сухого остатка) в значительной степени определяет назначение ЛКМ и свойства его покрытия. К нелетучей части относят пленкообразователи, пигменты, наполнители и некоторые другие добавки, формирующие покрытие. Правильное соотношение указанных компонентов и их доля в общей массе ЛКМ обеспечивают проявление необходимой функции, уровень защитных свойств, надежность суспензии и возможность получить сплошную Однородную пленку. Содержание нелетучей части в НТД указывают в процентах к массе ЛКМ.

Водородный показатель (pH) среды ЛКМ необходимо учитывать при выборе состава для покрытия изделий из различных материалов. Так, силикатные краски имеют повышенное значение pH, поэтому не могут быть рекомендованы для отделки целлюлозных материалов и изделий из металлов.

Укрывистость — способность ЛКМ образовывать непрозрачные покрытия, делать невидимым цвет и рисунок подложки и грунта. Ее выражают в граммах ЛКМ, необходимого для покрытия без просвечивания 1 м² поверхности. Укрывистость нормируют для красок, эмалей. Укрывистость зависит от природы пигмента, степени его измельчения, соотношения пигмента и пленкообразователя. Величина укрывистости влияет не только на функциональную пригодность ЛКМ, но характеризует также экономичность красок и эмалей.

Однородность (по консистенции, размерам пигмента, цвету) лакокрасочного материала в значительной степени определяет внешний вид и защитную способность покрытия, возможность его эксплуатации в различных условиях.

Адгезионная способность -— свойство ЛКМ прилипать к подложке и прочно удерживаться на ней после затвердения. Величина адгезии зависит от природы пленкообразователя и подложки, ее выражают в условных единицах -— баллах.

Защитные свойства — комплексная группа свойств, определяющая способность лакокрасочного покрытия предохранять изделия от воздействия окружающей среды (влаги, газов, света, тепловой энергии), химических веществ (кислот, щелочей, масел, растворителей). Защитные свойства покрытий зависят от изолирующей и пассивирующей способности

Л КМ, т. е. от способности создавать на поверхности тел сплошное, не пористое покрытие, тормозящее доступ агрессивных сред к поверхности защищаемого материала, и придавать ему повышенную коррозионную стойкость. Особую роль в формировании защитных свойств играют поверхностный и грунтовочный слои. Поверхностный слой обеспечивает водо-, газонепроницаемость, предотвращает возможность проникновения разрушающе действующих веществ в структуру покрытия и к поверхности тел. Пассивирующая способность ЛКМ основана на свойстве некоторых материалов, например цинка, повышать коррозионную стойкость черных металлов и их сплавов. Комплексные показатели защитных свойств в НТД не нормированы. О защитных свойствах пленкообразователя и покрытия судят по химической и термической стойкости, антикоррозионным свойствам и атмосферостойкости.

Химическую стойкость оценивают по результатам воздействия воды, минеральных масел, бензина, разбавленных кислот и щелочей на покрытие в течение определенного времени. Покрытие после испытания должно оставаться без изменения.

Термостойкость оценивают по изменению прочности, твердости, удлинения, внешнего вида лакокрасочной пленки при колебаниях температуры.

Антикоррозионные свойства характеризуют способность покрытия замедлять (ингибировать) процесс коррозии и защищать поверхность от действия агрессивных сред, вызывающих коррозию. Ее оценивают аналогично оценке химической стойкости.

Атмосферостойкость ЛКМ — способность покрытия противостоять действию атмосферных факторов. Покрытия под действием перепадов температуры, солнечной радиации, влажности, промышленных газов и других агрессивных веществ, находящихся в атмосфере и в осадках, постепенно стареют, окисляются, поверхностный слой тускнеет, на нем образуются поры, микротрещины, вздутия. Атмосферостойкость оценивают по изменению эксплуатационных свойств при испытаниях в естественных условиях или ускоренными лабораторными методами. При испытании в естественных условиях образцы выдерживают на открытых площадках и периодически отмечают изменение цвета, образование трещин и других факторов. В лабораторных условиях в специальных приборах (везерометрах) имитируют погодные условия в относительно жестких режимах, что позволяет провести ускоренные испытания. Атмосферостойкие покрытия способны выдержать действие атмосферных факторов в течение 2—6 лет без существенных изменений.

Комплексные показатели эргономических свойств ЛКМ не нормированы. В стандартах и ТУ установлены показатели вязкости и продолжительности высыхания, которые в совокупности определяют удобство пользования жидкими ЛКМ.

Вязкость ЛКМ является важным свойством, так как характеризует готовность материала к использованию, влияет на выбор способа нанесения, необходимость и время проведения дополнительных операций по разведению краски или эмали до рабочей консистенции, существенно сказывается на производительности труда. ЛКМ повышенной вязкости трудно наносятся и разравниваются на поверхности, пониженной — легко стекают с вертикальной поверхности, образуют натеки и очень тонкие слои слабой укрывистости. Каждому ЛКМ в зависимости от способа нанесения должна соответствовать определенная рабочая вязкость, которая может отличаться от стандартной вязкости. Так, для нанесения ЛКМ разбрызгиванием или окунанием используют более жидкие составы, чем при окрашивании кистью. Вязкость ЛКМ определяют с помощью вискозиметра и выражают в условных единицах по времени (в секундах) истечения определенного объема материала через калибровочное отверстие прибора. Пастообразные и порошковые краски менее удобны, так как для перевода в рабочее состояние их необходимо длительное время растирать с растворителями.

Продолжительность высыхания ЛКПк зависит от скорости испарения растворителей и химических процессов превращения пленкообразователя в твердую прочную пленку. Отвердение пленкообразователя не завершается сушкой покрытия. Твердость и устойчивость покрытия к внешним воздействиям растут по мере протекания сшивки молекул пленкообразователя и удаления остатков растворителя. В связи с этим различают высыхание “от пыли” и “полное”. Высохшая “от пыли” пленка не задерживает пыль, но имеет малую твердость, и при нажатии пальцем на пленке видны следы, так как отвердение произошло лишь в поверхностном тонком слое. Полностью высохшая пленка должна быть твердой по всей толщине, не образовывать отпечатков от нажима пальцев или следов от краски копировальной бумаги, прижатой к пленке. Важно, чтобы ЛКМ проявляли оптимальную продолжительность высыхания, так как при быстром высыхании затруднено разравнивание покрытий, а замедленное отвердение снижает производительность труда, повышает возможность загрязнения пленки пылью.

К эстетическим свойствам относят цвет и прозрачность ЛКМ и покрытия, блеск и рисунок покрытия. Все эти свойства зависят в основном от пигментной части лакокрасочных составов, пленкообразователи в меньшей степени изменяют декоративные свойства покрытия. Эстетические свойства не только определяют внешний вид продукции, ее декоративную ценность и выразительность, но во многих случаях оказывают существенное влияние на удобство пользования изделием и надежность покрытия. Так, например, с помощью цвета можно изменять видимость предметов, степень отражения солнечных лучей и влияние их на продукцию. Уровень блеска также влияет на удобство пользования изделием.

Цвет пленкообразователей и прозрачных лаков определяют по йодометрической шкале путем сравнения с цветом соответствующего раствора йода определенной концентрации. Цвет непрозрачных ЛКМ оценивают показателями основного тона и оттенка путем сравнения с наборами цветовых эталонов.

Прозрачность ЛКМ позволяет судить об однородности и чистоте материала, прозрачность покрытия обеспечивает видимость текстуры покрываемого материала.

Блеск покрытия оценивают фотоэлектрическим способом. Различают покрытия матовые, глянцевые, блестящие и особо блестящие. С увеличением блеска изделия кажутся более светлыми и нарядными, в то же время матовые покрытия делают менее заметными неровности и мелкие дефекты.

Рисунок покрытия (фактура) повышает декоративную ценность отделки и позволяет упростить операции по подготовке поверхности к покровному крашению, так как рельефный рисунок делает менее заметными дефекты поверхности подложки. Покрытия могут иметь гладкую фактуру или рисунчатую: молотковую (с мелкими углублениями), шагреневую (зернистую), рефлексную (с характерным рассеиванием света), с морозным рисунком и др.

Безопасность ЛКМ связана с содержанием органических растворителей, которые вредно действуют на организм человека, вызывая аллергию, функциональное расстройство нервной системы, органов зрения, раздражение дыхательных путей и обезжиривание кожи, а также придают олифам, лакам, краскам и эмалям повышенную огне- и взрывоопасность. Отрицательное влияние на организм могут также оказывать пластификаторы, некоторые виды пигментов (свинцовые, медные) и пленкообразователей. Испаряющиеся растворители загрязняют и окружающую среду. При хранении и применении ЛКМ необходимо соблюдать особые меры предосторожности. Наиболее безопасными являются ЛКМ на основе водорастворимых и водоразбавляемых пленкообразователей.

О надежности ЛКМ судят по их сохраняемости и жизнеспособности и по долговечности и ремонтопригодности ЛКПк.

Сохраняемость ЛКМ — способность не изменять со временем цвет, вязкость, однородность составов, не образовывать комков, сгустков, расслоений суспензий пигментов в пленко- образователях.

Жизнеспособность ЛКМ — время, в течение которого приготовленные к употреблению лак, краска, эмаль или шпатлевка (после добавления отвердителя, других компонентов) сохраняют рабочую вязкость и могут быть использованы по назначению.

Долговечность покрытия оценивают по сроку его службы. Учитывая, что срок службы покрытия зависит от условий эксплуатации продукции, НТД не нормируют этот показатель. Косвенно о надежности ЛКПк судят по атмосферостойкости и износостойкости покрытия, которая в свою очередь зависит от твердости, прочности (на удар, изгиб, растяжение), стойкости к свету и другим воздействиям. Поэтому в стандартах и ТУ на ЛКМ нормируют механические свойства ЛКПк.

Ремонтопригодность покрытия — способность восстанавливать цвет, блеск, гладкость с помощью ЛКМ или средств по восстановлению лакированных и окрашенных поверхностей. ЛКМ на основе термореактивных пленкообразователей образуют неремонтируемые покрытия, а на основе эфироцеллюлозных, клеевых и термопластичных полимерных пленкообразователей — восстанавливаемые.