СМ Черных. Тема 1 Материалы из стеклянных и других минеральных расплавов Определение, краткие исторические сведения

• Название: Тема 1 Материалы из стеклянных и других минеральных расплавов Определение, краткие исторические сведения
• Анкор: СМ Черных.doc
• Дата: 19.08.2018
• Размер: 3.77 Mb.
• Имя файла: СМ Черных.doc
• Тип: Документы; #23204
• страница: 10 из 19

Вид растворителя

Петролейный эфир ............... 36...70°С

Бензин-растворитель «галоша» ....... 80...120°С

Бензин-растворитель — уайт-спирит (очи­щенный керосин)...... 165...200°С

Терпеновые растворители содержат ненасыщенные углеводороды состава (С5Н8)n. Из них в основном применяют скипидар (терпеновое масло); он хорошо растворяет масляные и глифталевые краски.

Кетоны — кислородсодержащие растворители, из которых наи­более широко используют ацетон — легкокипящая жидкость с тем­пературой кипения 56 °С. Он хорошо растворяет многие полимеры и олигомерные смолы (эпоксидные, полиэфирные). Обычно его при­меняют в смеси с другими растворителями. Недостаток ацето­на — гигроскопичность, так как при поглощении воды его растворя­ющая способность падает.

Спирты — кислородсодержащие растворители. Используют низ­шие одноатомные спирты: бутиловый, этиловый и метиловый (мета­нол). Из-за высокой токсичности применение последнего ограничено.

Сложные и простые эфиры — кислородсодержащие растворите­ли. Чаще всего используют эфиры низших спиртов и уксусной ки­слоты (ацетаты): этилацетат (Ткип = 75 °С) и бутилацетат (Ткип = 125 °С) — прозрачные жидкости с фруктовым запахом. Они хоро­шо растворяют большинство синтетических эмалей.

Правильный выбор вида и количества растворителя — серьезная задача, во многом определяющая качество лакокрасочного покры­тия. Как правило, для конкретных лакокрасочных материалов при­меняют не один растворитель, а специально подобранную смесь раство­рителей.

Пожароопасность и токсичность органических растворите­лей, присутствие которых в лакокрасочном материале необхо­димо только на стадии нанесения, делает использование мате­риалов с такими растворителями крайне нерациональным.

Лучший растворитель с точки зрения минимальной токсич­ности и пожаробезопасности — вода. Но и у нее есть недостат­ки: с ней нельзя работать при температуре ниже О °С и она не способна растворять большинство масляных красок и эмалей. Последний недостаток преодолим путем замены растворов по­лимеров на их водные дисперсии, в которых вода является не рас­творителем, а разбавителем.

Современные тенденции развития лакокрасочной промышлен­ности связаны именно с разработкой материалов, не содержащих ор­ганических растворителей, например водоразбавляемых или порош­ковых красок.

7.3. ПИГМЕНТЫ И НАПОЛНИТЕЛИ

Пигменты. Качество пигментов характеризуется комплексом тех­нологических и эксплуатационных свойств.

Технологические свойства

Красящая способность (интенсивность) пигмента — способность передавать свой цвет при смешивании с белым пигментом. Чем боль­ше красящая способность, тем меньше требуется пигмента для полу­чения окраски нужного тона, и он может быть частично заменен на­полнителем.

Кроющая способность (укрывистость) — способность пигмента, диспергированного в связующем, перекрывать цвет подложки, т. е. делать его невидимым. Это свойство обусловлено рассеянием света частицами пигмента и зависит от разности показателей светопрелом­ления пигмента(п пиг) и пленкообразующего вещества (n пл). Чем она больше, тем более укрывист пигмент. Поскольку у органических пленкообразующих (олиф, полимеров) п < 1,5...1,6, то укрывистыми будут пигменты с п > 1,6. Например, мел с п = 1,6 обладает крайне низкой укрывистостью. Укрывистость зависит также от дисперсно­сти пигмента.

Оценивается укрывистость расходом пигмента (г) на 1 м окраши­ваемой поверхности, необходимым для закрытия контрастной окра­ски (например, черных и белых полос) этой поверхности.

Укрывистость и красящая способность не всегда связаны друг с другом. Так, высокоинтенсивный синий пигмент — лазурь — обла­дает невысокой кроющей способностью, а высокоукрывистый крас­ный пигмент — свинцовый сурик — характеризуется малой крася­щей способностью.

Дисперсность (тонкость измельчения) пигмента существенно вли­яет как на его красящую способность, так и на укрывистость. Чем мельче частицы пигмента, тем выше эти показатели. Грубодисперс-ные пигменты дают шероховатую поверхность и провоцируют быст­рое разрушение покрытия. Природные пигменты, получаемые из­мельчением горных пород, состоят из частиц размером 0,5...40 мкм; у искусственных дисперсность выше — 0,1... 2 мкм.

Маслоемкость пигмента характеризуется количеством (в %) свя­зующего (олифы), необходимым для образования пасты пигмента пу­тем его перетира с олифой. Чем меньше олифы требует пигмент, тем дешевле краска и тем более стойким будет покрытие, так как в кра­сочном слое в первую очередь деградирует пленка связующего. Маслоемкость зависит от дисперсности частиц, их формы и смачива-е мости.

Для поддержания высокой дисперсности пигмента и предотвра­щения его агрегирования в лакокрасочных материалах используют добавки ПАВ (механизм их действия показан на рис. 7.1).

Эксплуатационные свойства

Светостойкость — способность пигментов сохранять свой цвет под действием солнечного света (в основном УФ-компонента). Не­которые пигменты (в основном органические) на свету «выцветают».

Атмосферостонкость — комплексное свойство — способность пигментов выдерживать без разрушения и изменения цвета воздейст­вие внешней среды: кислорода, СО^ и других газов, содержащихся в воздухе, воды, замораживания и оттаивания. Это свойство является важнейшим для пигментов фасадных красок.

Химическая стойкость — способность пигментов противостоять действию кислот и щелочей. В частности, щелочестойкость абсолют­но необходима пигментам в красках, наносимых на бетонные и ошту­катуренные стены, и пигментам, используемым в известковых и си­ликатных красках.

Теплостойкость — способность пигмента выдерживать действие высоких температур без изменения цвета и разложения. Теплостой­кость пигментов следует учитывать при окраске систем отопления и тепловых установок.

Безвредность пигментов. Эта проблема связана с тем, что некото­рые пигменты содержат ядовитые вещества: соединения свинца, хро­ма и других тяжелых металлов; это необходимо учитывать при окра­ске интерьеров.

Специальные свойства пигментов необходимы в тех случаях, когда лакокрасочное покрытие выполняет специальные функции. Так, ес­ли основная задача окрашивания — защита от коррозии, что важно для металлоконструкций, желательно, чтобы пигмент обладал пассивирующими свойствами (алюминиевая пудра, свинцовый сурик). Другим примером может служить электропроводность пигмента, не­обходимая в тех случаях, когда покрытие не должно накапливать ста­тическое электричество.

Существуют пигменты, меняющие свой цвет при изменении тем­пературы в определенных пределах. Краски с такими пигментами мо­гут служить индикаторами температуры.
Главнейшие виды пигментов

Пигменты принято делить по следующим признакам:

• по химическому составу: неорганические и органические;

• по происхождению: природные и синтетические;

• по цвету: ахроматические (черно-белые) и хроматические (цвет­ные).

Природные минеральные пигменты (старинное название «земля­ные пигменты» или «земли») — известны с глубокой древности, но все еще широко применяемый в строительстве вид пигментов. Их по­лучают механическим обогащением, помолом или отмучиванием ок­рашенных горных пород (главным образом, глин). Эти пигменты имеют приглушенную окраску, но свето- и атмосферостойкость их очень высока.

Преобладающая гамма оттенков природных пигментов — жел­то-красно-коричневая, вызванная присутствием в составе глин окси­дов железа различного состава. К таким пигментам относятся: охра (желтый цвет), сурик железный (кирпично-красный цвет), мумия (ко­ричневато-красный), умбра (коричневый, после прокаливания — красно-коричневый), сиена (темно-желтый, после прокаливания — каштановый).

Черные природные пигменты — перекись марганца (MnO2) — марганцевая руда пиролюзит и графит — модификация чистого угле­рода — дают красивую гамму тонов от серебристо-серого до черного;

исключительно термо-, химически- и атмосферостойкий пигмент.

Белый природный пигмент — мел (СаСОз) — используют огра­ниченно (в основном в водных красках) и как наполнитель в шпат-левках; укрывистость низкая, так как п = 1,6.

Искусственные неорганические пигменты получают химической обработкой минерального сырья. Они имеют более яркую и разнооб­разную окраску и большую стабильность цвета по сравнению с при­родными пигментами; однако в некоторых случаях долговечность (свето- и атмосферостойкость) их ниже, чем у природных.

Белые пигменты. Белила титановые (ТiO2) — диоксид титана рутильной модификации — самый распространенный в настоящее вре­мя белый пигмент высокого качества (п = 2,72; укрывистость — 15...25 r/м2 ); свето- и атмосферостоек; применяется для всех видов красок.

Белила цинковые (ZnO) — светостойкость высокая; атмосферо­стойкость — средняя; п = 2,02, укрывистость — 100...120 г/м²; хоро­шо совмещается с другими пигментами, не стоек в кислых и щелоч­ных средах (т. е. не рекомендуется для красок на минеральных связующих).

Литопоновые белила (смесь ZnS и BaS04) (красящая способность — средняя(п = 1,8...2,0; укрывистость — 120...140г/м2 )) —пигмент, об­ладает низкой атмосферостойкостью, желтеет от УФ-излучения и ре­комендуется только для внутренних работ; применяется в грунтовках.

Желтые и красные пигменты. Как и у природных, в этой гамме пре­обладают пигменты на основе оксидов железа: желтый железнокисный, красный железно-окисный (редоксайд) и марсы (группа пигментов различных оттенков). Они отличаются высокой укрывистостью, атмосферо- и светостойкостью.

Более яркую и насыщенную окраску имеют свинцовые и цинко­вые пигменты: крон свинцовый (лимонный, желтый и оранжевый), крон цинковый (лимонный и желтый) и сурик свинцовый (оранже­во-красный). Эти пигменты (кроме сурика) менее стойки, чем железноокисные, и ядовиты (в особенности свинцовые).

Синие и зеленые пигменты. К синим пигментам, получившим ши­рокое распространение, относится железная лазурь и ультрамарин.

Железная лазурь (милори) — ферроцианид железа и калия — пиг­мент интенсивного синего цвета, применяется в смеси с белыми и жел­тыми (для получения зеленого цвета) пигментами; не щелочестоек.

Ультрамарин — алюмосиликат натрия, содержащий серу; щело-че- и светостоек; в кислых средах обесцвечивается (в быту использу­ется для подсинивания белья).

Кобальт синий — пигмент очень высокого качества; из-за высо­кой стоимости применяется редко, в основном как краска для ке­рамики.

Среди зеленых пигментов один из лучших — оксид хрома (Сг2Оз), оливково-зеленого цвета, обладающий высокой свето- и атмосферо-стойкостью, благодаря высокой укрывистости применяют обычно в смеси с наполнителями; используют для приготовления всех видов красок и эмалей; особенно часто применяют окись хрома в масляных красках для крыш.

Медянка (основная уксусно-кислая медь) — интенсивно окра­шенный зеленый пигмент; применяется обычно в смеси с титановы­ми белилами для получения светло-зеленых красок. Недопустимо смешение с пигментами, содержащими цинк или сернистые соли (например, с цинковыми белилами и литопоном). Светостойкость медянки ниже, чем у оксида хрома.

Зеленые пигменты можно получить смешиванием синих пигмен­тов с желтыми; например, зелень цинковую — смесь цинкового крона с лазурью, применяют в основном в красках для деревянных поверх­ностей; из-за низкой щелочестойкости не рекомендуется для окраски бетонных и оштукатуренных поверхностей и полностью не пригодна для известковых и силикатных красок.

Черные пигменты. Среди черных пигментов главнейшие — сажи, получаемые по различным технологиям. Для красок используют га­зовую сажу, имеющую минимальное количество примесей. Высокодисперсная сажа образует со связующим коллоидные растворы. Сая абсолютно свето- и химически стойка. Кроме сажи, особенно да цветных штукатурок, применяется щелочестойкий пигмент железт черная (закись — окись железа — FeO –Fe2Оз).

Металлические пигменты представляют собой тонкодисперсш:

металлические порошки (алюминиевая, бронзовая пудра) с защитнь:

покрытием; используются для защитных окрасок металлоконстру ций и как второй пигмент в красках типа металлик. В водных краск:

не применяется.

Органические пигменты — это, как правило, органические красители, переведенные в нерастворимую форму. От неорганических ог отличаются большей интенсивностью окраски, разнообразием и чи тотой тонов, но меньшей свето-, атмосфере- и химической стойкостью. Наибольшее распространение получили азопигменты, фталоцианиновые и полициклические пигменты.

Азопигменты имеют непрерывную гамму цветов от зеленовато-желтого до бордо. Они устойчивы к действию щелочей.

Фталоцианиновые пигменты имеют синий, голубой и зелень цвета. Это одна из самых устойчивых к УФ-излучению, нагреву и химическим воздействиям группа органических пигментов, используемых для строительных целей уже более 50 лет.

Полициклические пигменты — перспективный вид пигментов, имеющих широкую цветовую гамму, высокую красящую способность и удовлетворительную свето- и термостойкость.

Наполнители. Наполнители, как и пигменты,— минеральные порошки, нерастворимые в связующем. В отличие от пигментов они имеют низкий показатель преломления (п = 1,45...1,65), близкий показателю преломления олиф и лаков. Из-за этого наполнители зрительно исчезают в пленке связующего и, как результат, имеют очень низкую укрывистость. В других средах с меньшим показател» преломления наполнители могут играть роль пигментов (например мел в клеевых красках).

Наполнители — более дешевые и доступные вещества, чем пигменты. Их используют для экономии дорогостоящих пигментов, также для улучшения малярно-технических и эксплуатационных свойств покрытий. В большом количестве их используют в шпатлевках.

В зависимости от способа получения различают наполнители

• природно-дисперсные: каолин, мел, бентонит, диатомит;

• механически диспергированные: асбест хризотиловый пылеватый, барит, тальк, слюда, мусковит, гипс;

• синтетические: аэросил; белая сажа; бланфикс — синтетиче­ский барит; окись и гидроокись алюминия и др.

Наполнители в лакокрасочных материалах не только заменяют часть пигментов, но и выполняют специальные функции. Так, тонкодисперсные наполнители, склонные к образованию коагуляционных структур (например, бентонит, аэросил), «загущают» краски, предот­вращая седиментацию пигментов и обеспечивая необходимые реоло­гические свойства. Наполнители с низкой маслоемкостью (барит, слюда) «разжижают» краски.

Наполнители волокнистой (асбест) или пластинчатой (слюда) формы армируют красочную пленку и снижают вероятность растрескивания покрытий.

Совместное применение пигментов и наполнителей с частицами разной формы и размера позволяет получить более плотную упаков­ку, благодаря чему уменьшается расход связующего (аналогичная идея используется в бетоне при подборе заполнителей по зерновому составу) и, как следствие, повышается атмосферостойкость и твер­дость пленки. Так, у красок на титановых белилах (TiO2) атмосферо­стойкость покрытия резко возрастает при введении 25 % слюды или 35...50 % талька (от массы TiO2).

Наполнители с высокой маслоемкостью (аэросил, каолин, мел и т. п.) снижают блеск эмалей, делая поверхность матовой. С помощью подбора наполнителей могут быть решены и другие задачи.

7.4. ЛАКИ

Лаки — растворы пленкообразующих веществ в органических растворителях, образующих твердые прозрачные (обычно блестя­щие) пленки, прочно удерживающиеся на подложке.

Лаки известны с давних времен. Так, еще во втором тысячелетии до н. э. в Китае готовили лаки на основе сока лакового дерева. Не­сколько позже в Египте для лакирования использовали природные смолы (янтарь, копал). В средние века в качестве лаков использовали «высыхающие» масла (льняное, конопляное и др.). Лишь в 20-х годах XX в. началось производство лаков на основе эфиров целлюлозы. К середине XX в. в качестве пленкообразующих веществ в лаках стали использовать синтетические полимеры. Большую часть лаков в на­стоящее время используют для получения эмалевых красок и грун­товок.

Современные лаки по механизму образования и свойствам лако­вой пленки можно разделить на две группы:

• высыхающие, образующие обратимые (растворимые) пленки;

• твердеющие, образующие необратимые (нерастворимые) плен­ки. К высыхающим лакам относятся шеллачные, битумные, нитро-целлюлозные.

Шеллачные — классические мебельные лаки, получаемые раство­рением природной смолы шеллака в спирте. Водостойкость этих ла­ков низкая.

Битумные (асфальтовые) лаки получают растворением битумов, модифицированных канифолью (для повышения адгезионных свойств), в сольвенте или уайт-спирите. Битумные лаки характеризу­ются хорошей атмосферостойкостью, водо- и кислотостойкостью, электроизоляционными свойствами. Цвет лаковой пленки — тем­но-коричневый; в толстых слоях — черный. Применяют битумные лаки для антикоррозионных покрытий металлоконструкций.

Нитроцеллюлозные лаки (нитролаки) — растворы нитроцеллюлозы (коллоксилина) в смеси растворителей (ацетон + сложный эфир + ароматический растворитель). Нитролаки быстро высыхают (15...30 мин) при комнатной температуре. Водостойкость лаков не очень высока, но они устойчивы к бензину и минеральным маслам. При совмещении нитроцеллюлозы с алкидными смолами получают лак твердеющего типа с повышенной водостойкостью. Нитролаки вытесняются лаками на основе синтетических полимеров.

К твердеющим лакам, т. е. образующим необратимые пленки, от­носятся все лаки на основе реакционноспособных олигомеров (смол): алкидных, полиуретановых, полиэфирных, эпоксидных и т. п.

Алкидные лаки — самый распространенный вид лаков, используе­мый в основном для получения эмалевых красок. Алкидные лаки твердеют необратимо за счет сшивки кислородом воздуха. Отверждение длится в течение 24...48 ч при 18...20 °С.

Мочевино- и меламиноалкидные лаки дают стойкие и твердые плен­ки при горячей сушке или при введении отвердителей. Применяют их для покрытия по металлу и древесине и для получения эмалей.

Эпоксидные лаки — двухкомпонентные материалы, состоящие из эпоксидного олигомера, разжиженного растворителем, и аминного отвердителя. После смешивания компонентов лак отверждается че­рез 6 -12ч. Покрытия из эпоксидных лаков характеризуются универ­сальной химической стойкостью, твердостью и водонепроницаемо­стью. В отвержденном состоянии эпоксидные лаки биологически инертны.

Полиуретановые лаки — очень перспективный вид твердеющих лаков. Они состоят из реакционноспособного олигомера и раствори­теля. Отверждение этих лаков идет за счет испарения растворителя и

последующей сшивки молекул олигомера влагой воздуха. Эти лаки отличаются очень высокими физико-механическими показателями и химической стойкостью.

Лаки, содержащие реакционноспособные растворители. В таких ла­ках в роли растворителя используются мономеры, способные отверждать растворенный в них олигомер. При добавлении клаку инициато­ров полимеризации растворитель сшивает молекулы олигомера, образуя нерастворимый твердый полимер. У таких лаков усадка очень мала, так как нет основной причины усадки — испарения раствори­теля. Примером такого лака может быть полиэфирный лак, в котором растворителем служит стирол, входящий в состав отвержденного по­лимера.

Преимуществом таких лаков является возможность образования при одноразовом нанесении пленки толщиной 200...300 мкм (обыч­ные лаки позволяют получать при одноразовом нанесении пленки толщиной 10...50 мкм).

7.5. КРАСКИ

Краски на минеральных связующих относятся к числу старейших и самых доступных красок строительного назначения. В роли связую­щего в них используют известь, жидкое стекло и реже портландце­мент.

Известковые краски — простейший и самый дешевый вид красок, в котором пленкообразующий компонент, наполнитель и часто един­ственный пигмент — одно вещество — гашеная известь Са(ОН)2. Для приготовления известковой краски берут 1 мае. ч. извести и 2 мае. ч. воды, перемешивают и процеживают сквозь мелкое сито; краска го­това. Для улучшения укрывистости добавляют 0,3...0,6 мае. ч. мела, а для придания желаемого оттенка — щелочестойкий пигмент.

После нанесения краски под действием углекислого газа и возду­ха происходит постепенная карбонизация извести, т. е. переход ее в СаСОз. Это улучшает сцепление красочного слоя с подложкой и не­сколько повышает водостойкость. И все же известковые краски не водостойки и при контакте «пачкают». Однако для покраски верхней части стен и потолков это не является недостатком. Отсутствие же сплошной лакокрасочной пленки у покрытий из известковых красок делает их паро- и газопроницаемыми и увеличивает их долговечность при сухом режиме эксплуатации.

Применяют известковые краски и для наружной окраски кирпич­ных, бетонных и оштукатуренных, в особенности глиной, стен. Хотя срок их службы невелик (1...3 года), но из-за низкой стоимости и простоты применения в определенных случаях их использование рацио­нально. Для повышения долговечности рекомендуется эмульгировать в краску олифу (около 5 % от массы извести).

Нужно отметить интересное применение идеи известковых кра­сок при создании фресок. Фреска (от тал. fresco — свежий) — рос­пись водными суспензиями пигментов (с небольшим количеством животного клея или яичного белка) по свежеуложенной известковой штукатурке. При этом пигмент внедряется в верхний слой известко­вого раствора и после карбонизации последнего прочно закрепляется на поверхности штукатурки. Долговечность фресок общеизвестна благодаря старинным росписям, сохранившимся до нашего времени.

Силикатные краски получают, используя в качестве связующего жидкое калийное стекло — раствор К2О • nSi02 в воде. Натриевое жид­кое стекло для красок не применяется, так как оно дает вьщветы. Ха­рактер связующего требует от пигментов высокой щелочестойкости.

Силикатные краски выпускают в виде сухой пигментной смеси, к которой добавляют необходимое количество жидкого калийного стекла. Примерный состав силикатной краски (в мае. ч.):

Сухая пигментная смесь .................... 1

Раствор калийного стекла плотностью 1,15 г/см ... 1,5

После смешивания компонентов краску необходимо сразу же ис­пользовать.

Силикатные краски образуют прочное, атмосферостойкое по­крытие, «сросшееся» с подложкой, так как со многими силикатны­ми материалами (например, с бетоном, кирпичом) краски образу­ют физико-химические связи. Покрытия из силикатных красок можно мыть; они устойчивы к действию органических растворите­лей, но при этом воздухо- и паропроницаемы. На каменных мате­риалах и древесине они могут давать долговечные покрытия (срок службы до 20 лет). Эти краски не рекомендуются для металлокон­струкций.

Цементные краски для отделки фасадов применялись в 50—60-х го­дах. Их получают на основе белого или цветного цемента, извести, пигментов и гидрофобизаторов. Цементные краски очень требова­тельны к чистоте поверхности. Срок службы 4...6 лет. В настоящее время эти краски вытеснены полимерцементными составами, в кото­рых компонентом, обеспечивающим адгезию, является водная дис­персия полимера.

Водорастворимые клеевые краски. Клеевые краски представляют собой суспензии пигментов и наполнителей (мела, каолина) в водных растворах органических клеев (казеина, животных клеев, эфиров целлюлозы, поливинилового спирта и др.). Клеевые краски — один из самых старых видов красок.

Клеевые краски готовят непосредственно перед употреблением либо из готовых сухих смесей, либо смешивая отдельно приготовлен­ный водный раствор клея и колерную пасту (пигмент + наполни­тель + немного воды). Грунтовкой для таких красок служат клеевые растворы медного купороса или алюмокалиевых квасцов.

Работа с клеевыми красками абсолютно безвредна, так как в них отсутствуют токсичные вещества.

Клеевые краски образуют пористые и в большинстве случаев не­водостойкие покрытия, но с хорошими декоративными свойствами:

матовые или с шелковистым блеском.

(Благодаря паро- и газопроницаемости такие покрытия обес­печивают влаго- и газообмен в помещении, т. е. создают нор­мальные условия обитания в нем.

Эти же свойства обеспечивают долговечность такой окраски. Для фасадов клеевые краски практически не применяют. Для интерьеров клеевые краски вновь начинают приобретать популярность, благода­ря высокой экологичности.

Масляные краски. К этой группе красок относятся краски, в кото­рых связующим служат олифы. В зависимости от типа использован­ной олифы краски могут быть для внутренних и наружных работ.

Производят краски густотертые — пигмент, перетертый с не­большим количеством олифы, и готовые к употреблению (жидкотертые). Густотертые краски доводят до малярной консистенции, сме­шивая с олифой; количество олифы 20...40 % от массы густотертой краски.

Олифа в масляных красках, являясь пленкообразующим компо­нентом, играет также роль разбавителя, т. е. регулятора реологиче­ских свойств краски. Растворителей в составе масляных красок нет. Масляные краски, как уже говорилось, на воздухе не высыхают, а твердеют в результате окислительной полимеризации олифы (взаи­модействия олифы с кислородом воздуха). Ускоряют твердение оли­фы с помощью веществ-сиккативов. Образующаяся пленка масляной краски гладкая и блестящая, стойкая к воде и мою­щим средствам, водо- и паронепроницаема.

Расход масляной краски зависит от укрывистости пигмента. Так, укрывистость готовой к употреблению охры (природного пигмента) — 180 г/м 2, а железного сурика (искусственного пигмента) — всего 35 г/м2 .

Масляные краски применяют чаще всего для защиты стальных конструкций от коррозии, для предохранения деревянных конструк­ций (оконных переплетов, дверей, обшивки стен и т. п.) от увлажне­ния, а также для окраски поверхностей, подвергающихся истиранию и нуждающихся в частой промывке водой (полы, нижние части стен общественных зданий и т. п.). В последние годы масляные краски вы­тесняются красками на полимерных связующих—эмалями.

Эмали — краски, получаемые введением пигментов и наполнителей в лаки. Четкой границы между масляными красками и эмалями нет.

Глифталевые краски (эмали} [марка ГФ] являются промежуточ­ным звеном между масляными красками и эмалями. Как уже говори­лось (см. п. 18.2), глифталевое связующее представляет собой поли­мер глицерина и фталевого ангидрида, модифицированный ненасы­щенными растительными маслами. Глифталевые краски с успехом заменяют масляные для наружной и внутренней отделки.

Пентафталевые краски (эмали) [марка ПФ] — краски, аналогич­ные глифталевым, но при синтезе связующего вместо глицерина был взят пентаэритрит. Свойства и области применения пентафталевых красок аналогичны глифталевым. Краски ПФ более твердые и износостойкие.

Нитроцеллюлозные эмали [марки НЦ] — быстросохнущие крас­ки, применяемые в основном для окраски металлоконструкций, ре­же — дерева.

Нитроглифталевые эмали [марка НГ] — краски высокого качест­ва, объединившие в себе достоинства глифталевых и нитроцеллюлоз-ных красок.

Перхлорвиниловые краски (эмали) [марка ПХВ| получают раство­рением перхлорвинилового полимера в органических растворителях и введением в образовавшийся лак пигментов. Эти краски применя­ют для наружных работ по штукатурке, бетону, кирпичу при темпера­туре до минус 15 °С. Перхлорвиниловые краски дают насыщенные тона, при этом сохраняется фактура поверхности окрашиваемого ма­териала. Высокая атмосферостойкость делает окраску перхлорвини-ловыми красками долговечной (они служат 10...15 лет). Окрашенные фасады можно мыть водой с моющими средствами.

Перхлорвиниловые покрытия практически непроницаемы по от­ношению к капельно-жидкой воде, в то же время пропускают водя­ные пары. Это также способствует долговечности красочного слоя.

Вододисперсионные краски (водоэмульсионные, латексные крас­ки} — краски, в которых водонерастворимое пленкообразующее и пигменты диспергированы в водной среде, образуя устойчивую сус­пензию. Первые вододисперсионные краски появились в очень дале­кие времена. Одна из них — темпера — используется и теперь.

Темпера (от итал. temperare — смешивать) — краска, получаемая перетиром растительного масла (олифы), водного раствора животно­го или растительного клея и пигмента. В этой смеси дисперсионной средой является водный раствор клея, поэтому темпера разбавляется водой, а пленкообразующим служит растительное масло, что обеспе­чивает покрытию водостойкость. Поверхность, покрытая темперой, имеет бархатистую матовую фактуру, пленка темперы паропроницае-ма и устойчива к внешним воздействиям. Темпера была известна еще в Древнем Египте. В средние века в Европе темперу применяли для росписи зданий. В то время пользовались масляно-казеиновой темпе­рой. Сейчас темперу, в основном поливинилацетатную, применяют в живописи.

До середины XX в. вододисперсионные краски готовили, эмульгируя масляную краску в горячий мыльный раствор (часто с известью), таким образом получали матовые паропроницаемые, но водостойкие покрытия по штукатурке и бетону.

Современные вододисперсионные краски — сложные многокомпо­нентные системы, в которые, кроме пленкообразующего полимера и пигмента, входят пластификаторы, эмульгаторы (соли жирных кис­лот, поливиниловый спирт и т. п.), диспергаторы пигментов и на­полнителей, загустители (водорастворимые эфиры целлюлозы), структурирующие добавки (бентонит и т. п.), консерванты, пеногаси-тели и др.

Примерный состав вододисперсионной краски, % (по массе):

Полимерные связующие (по сухому остатку) . 15...20 Пигменты и наполнители .............. 30...40

Пластификатор. ..................... 0...8

Специальные добавки ................. 1...2

Вода ............................. 45...55

В вододисперсионных красках доля пигмента и наполнителя по отношению к пленкообразующему примерно в 1,5 раза ниже, чем в эмалях. Кроме того, к пигментам предъявляются дополнительные требования: гидрофильность (т. е. смачиваемость водой), отсутствие водорастворимых примесей и др.

Основное достоинство вододисперсионных красок — отсут­ствие в их составе органических растворителей, что обусловли­вает нетоксичность, взрыво- и пожаробезопасность.

Вододисперсионные краски наносят на окрашиваемую поверх­ность общепринятыми методами: распылением, валиком или кис­тью. При этом влажность поверхности не является помехой для окра­ски (однако защита от капельно-жидкой воды красочного слоя в начальный период твердения обязательна, так как незатвердевшая краска размывается водой).

Инструмент после работы надо немедленно промыть водой. Неправильно нанесенную краску и пятна от нее необходимо смывать до начала их высыхания (т. е. до образования пленки).

Формирование красочной пленки на поверхности материала про­исходит в результате обезвоживания краски (вода частью всасывается пористой подложкой, а частью испаряется). При этом глобулы поли­мера сближаются, контактируют и в конечной фазе образуют пленку Полное высыхание краски происходит через 12...24ч (это зависит от вида краски, характера подложки и условий твердения). После этого красочная пленка приобретает водостойкость и может быть растворена только в соответствующем органическом растворите­ле. Частицы пигмента оказываются внутри этой пленки. Фактура кра­сочной поверхности может быть матовая, полуматовая и глянцевая.

Для формирования пленки обязательным является условие, что­бы температура окрашиваемого материала была выше минимальной температуры пленкообразования (МТП) полимера. Как правило, ис­пользовать вододисперсионные краски можно при температурах не ниже 5 °С.

Для приготовления вододисперсионных красок используют в ос­новном пленкообразующие трех типов:

• сополимеры акрилатов — полиакршатные краски;

• сополимеры на основе винилацетата — поливинилацетатные краски;

• сополимеры стирола с бутадиеном — бутадиен-стирольные краски.

В меньшей степени используются дисперсии на основе сополи­меров винилхлорида, алкидных и эпоксидных смол. Наиболее перс­пективны полиакрилатные краски, используемые как для внутрен­них, так и для наружных работ.

Пленка, образующаяся в этих условиях, не будет абсолютно мо­нолитной, так как полного слияния глобул не происходит. В резуль­тате покрытие остается газо- и паропроницаемьш, почти как покры­тие из клеевых красок. Поэтому такие краски могут быть рекомендова­ны для окраски стен жилых помещений. Вододисперсионные краски нельзя использовать для окраски металлоконструкций с целью защи­ты от коррозии, так как из-за паропроницаемости пленки из этих красок коррозия металлических элементов возникнет неизбежно.

Порошковые краски — тонкодисперсные пигментированные ком­позиции на основе полимеров для получения защитно-декоративных покрытий методом высокотемпературного напыления. В качестве пленкообразующего компонента применяют термопластичные по­лимеры (полиакрилаты, насыщенные полиэфиры, ПВХ и др.) и тер­мореактивные олигомеры (полиэпоксиды, полиуретаны и др.).

Содержание пигментов и наполнителей в порошковых крас­ках — (1...20 %); это меньше, чем в жидких красках. Для облегчения нанесения и повышения эластичности покрытий в состав порошко­вых красок вводят пластификаторы (фталаты, каучуки и др.).

Порошковые краски доводят до рабочей вязкости нагревом до плавления непосредственно в момент нанесения. Преимуще­ством порошковых красок является отсутствие органических растворителей в составе краски и очень быстрое (несколько ми­нут) получение готовой красочной пленки на отделываемой по­верхности.

В настоящее время порошковые краски применяют главным об­разом при заводской окраске металлических, керамических и стек­лянных конструкций и изделий.

7.6. ГРУНТОВКИ И ШПАТЛЕВКИ

Грунтовка — материал, образующий нижний слой лакокрасочно­го покрытия и модифицирующий поверхность подложки с целью обеспечения прочного сцепления лакокрасочного покрытия с подлож­кой (в настоящее время грунтовку часто называют «праймер» — от англ. primer — первый). Грунтовка может выполнять и другие функ­ции, связанные с подготовкой поверхности подложки: антисептиро-вание, преобразование ржавчины, защита от коррозии и др.

Связующие в грунтовках — те же, что и у соответствующих кра­сок. По виду связующего грунтовки могут быть клеевые, масляные и синтетические (алкидные, акрилатные, полиэфирные и т. п.). Для вододисперсионных красок применяют вододисперсионные грунтов­ки, часто в виде разбавленной водой дисперсии полимера. Обычно грунтовки менее вязкие, чем краски и эмали; содержание пигмента в них 50...80 % от массы связующего (в красках 100...120 %).

В грунтовках по металлу используют пигменты и наполнители, а также специальные добавки, предотвращающие коррозию. Например, фосфатирующие грунтовки и грунтовки-преобразователи ржавчины.

Грунтовки по дереву должны заполнять поры на поверхности дре­весины; сильно пористую древесину грунтуют специальными пороза-полнителями (например, с добавками молотого стекла).

В старину для грунтовки дерева использовали левкас (от греч. leukos) — белый грунт (мел + животный клей). Левкас использовался под окраску и позолоту дверей и резных украшений во дворцах, теат­ральных залах и т. п.

Под окраску водорастворимыми красками (например, клеевыми) оштукатуренные и бетонные поверхности обрабатывают специаль­ными грунтовками на основе железного купороса, алюмокалиевых квасцов и т. п. Такие грунтовки антисептирут подложку и уплотняют ее, закрывая поры, чем предохраняют красочный слой от появления выцветав. С этой же целью возможно грунтование олифой или жид­кой масляной краской.

Шпатлевки (шпаклевки) — пастообразные высокопластичные смеси, применяемые для выравнивания (шпатлевания) поверхности перед нанесением на нее красок. Наносят шпатлевки по загрунтован­ной поверхности.

Шпатлевки в отличие от красок и эмалей содержат много напол­нителя (мела, талька, барита и др.) и меньшее количество связующе­го. Пигмент в них не обязателен. Количество минеральной части по отношению к связующему в шпатлевках 200...300 %. В зависимости от вида краски, которую будут наносить по шпатлевке, используют шпатлевки с различным связующим: лаковые, масляные, клеевые и вододисперсионные.

Вплоть до конца XX в. в строительстве чаще всего использовалась шпатлевка (подмазка) из мела (200...300 мае. ч) и комплексного связующего: натуральной олифы с сиккативом (100 мае. ч), мыла (1 мае. ч) и столярного клея в виде 10 %-ного раствора.

В настоящее время все большую популярность приобретают шпатлевки на основе минеральных вяжущих (гипса или цемента), модифицированных полимерами в виде редиспергируемых порош­ков. Такие шпатлевки поступают строителям в виде сухих смесей .Вязкость шпатлевок значительно выше, чем красок. Они нано­сятся шпателем тонким слоем (до 3,0 мм) и после высыхания или за­твердевания выравниваются абразивным материалом (шкуркой, кус­ком пемзы). Разбавленные растворителем шпатлевки можно наносить распылением. В случае больших неровностей шпатлевка наносится несколько раз.

7.7. ПРАВИЛА СМЕШИВАНИЯ КРАСОК

При применении красок для получения нужного цвета или оттен­ка часто используют не одну краску (или не один пигмент), а смесь из двух или нескольких красок (или пигментов).

При смешивании красок необходимо учитывать, на каких связу­ющих и растворителях они изготовлены, так как возможна коагуля­ция («створаживание») красок при смешивании или резкое измене­ние цвета пигмента и т. п. Целесообразно предварительно провести пробное смешивание красок.

При смешивании пигментов или красок одного типа следует ру­ководствоваться правилами, представленными на рис. 7.2 в виде цветового круга.

Красный, синий и желтый пигменты в-цветоведении называют основными, так как, смешивая их в различных пропорциях, можно получить пигменты всех остальных цветов, называемых смешанны­ми. Например, зеленый цвет получают, смешивая синий и желтый пигменты, фиолетовый — красный и синий, оранжевый — красный и желтый и т. д.










Рис. 7.2. Цветовой круг для смеши­вания пигментов

Рис. 7.3 Круг дополнительных цветов при смешивании пигментов

Однако не при всяком смешивании пигментов можно получить в результате необходимый новый цвет. Некоторые пигменты при сме­шивании дают грязно-серый цвет. Такие пигменты называют допол­нительными (на рис. 7.3 они расположены один против другого, по диаметру). Пользуются этим свойством пигментов для приглушения (смягчения) ярких тонов. Если, например, к ярко-красному пигменту добавить небольшое количество голубовато-зеленого, то получится красно-желтый цвет приглушенного оттенка.

Обязательное условие при смешивании пигментов — их химиче­ская инертность по отношению друг к другу.