5.1.1. Натурные испытания фасадных покрытий

Области применения покрытий на основе двух типов дисперсий и при различных ОКП красок крайне разнообразны. При производстве и применении фасадных красок постоянно сравнивают чисто акриловые и стиролакриловые дисперсии. Ответы на вопросы по выбору дисперсий, сходство и различие двух типов акриловых дисперсий обсуждаются ниже.

Проведено сравнительное изучение красок на основе акриловой и стиро-лакриловой дисперсий, характеристики которых приведены в табл. 17.

На юге Германии были проведены натурные испытания покрытий, полученных из ненаполненных дисперсий и различных фасадных красок. Оценивали меление и изменение цвета покрытий после экспозиции в течение определенного времени в условиях открытой атмосферы. В составе ЛКМ изменяли тип дисперсии (АК, АК/С), пигмент (диоксид титана, оксиды железа), ОКП и тип наполнителя.

Таблица 17

Одна испытываемая краска содержала смесь диоксида титана и желтого железооксидного пигмента, другая — смесь красного и желтого железооксидных пигментов, характеристики которых приведены в табл. 18. В качестве наполнителя использовали смесь кальцита (карбонат кальция) и талька в соотношении 83:17. Краски наносили в 2 слоя с расходом 300 г/м2 на асбоцементные подложки, предварительно загрунтованные водно-дисперсионной грунтовкой.

Панели размещали на стенде, ориентированном на юг под углом 45°, так как экспериментально установлено, что такое положение эквивалентно выдержке на вертикальной поверхности, но испытание проходит в 2—2,5 раза быстрее. Через установленные интервалы времени покрытия фотографировали и определяли степень меления (DIN 53159) и изменение цвета (DIN 6174).

Таблица 18

Влияние типа дисперсии и ОКП Старение покрытий под воздействием атмосферы — это процесс, при котором УФ-излучение и влага вызывают деструкцию пленкообразователя на поверхности покрытия, в результате чего частицы пигмента и наполнителя остаются незащищенными. Внешне это проявляется в так называемом эффекте меления покрытий, таким образом степень меления является мерой атмосферостойкости. В соответствии с международными методиками меление оценивают по шкале от 1 (сильное меле-ние) до 10 баллов (отсутствие меления), причем в интервале 10—6 баллов отсутствует изменение цвета. Российским ГОСТ 9.401 предусмотрена оценка декоративного вида покрытий после испытаний на стойкость к воздействию климатических факторов от 1 (без изменения) до 5 баллов. Натурные испытания покрытия на основе чисто акриловых и стиро-лакриловых дисперсий с ОКП в красках 35,45 и 55% продолжались в течение 9 лет. Данные о мелении фасадных покрытий кремового цвета при испытании их атмосферостойкости представлены в табл. 19. При ОКП 45% влияние типа дисперсии очень незначительно: после 2 лет выдержки степень меления составляла всего 8 баллов. Величина ОКП больше влияет на атмосферостойкость покрытий, чем тип дисперсии. При сравнении степени меления покрытий с различными ОКП видно, что после 2 лет экспозиции изменения почти одинаковы для обеих дисперсий, однако при ОКП 35% степень меления составляет 9 баллов, а при 55% — только 7.

Таблица 19

Меление и вместе с ним выцветание становятся более заметными после 9 лет экспозиции: меление для всех покрытий достигает 5—6 баллов, при этом содержание пигмента не имеет большого значения. Покрытия на основе красок с высокой ОКП на вертикальной поверхности (стене) проявляют тенденцию к мелению и выцветанию раньше, чем на поверхностях, расположенных на южной стороне под углом, так как грязь из воздуха адсорбируется на таких поверхностях быстрее, а она защищает полимер от воздействия УФ-излучения. Однако этот эффект исчезает при многолетней выдержке. Влияние соотношения пигментов и наполнителей Цветные пигменты с хорошей укрывистостью (оксид железа) для снижения себестоимости красок часто используют в смеси с большим количеством наполнителя. Следует отметить, что наполнитель, располагаясь на поверхности покрытия и рассеивая свет, также может повышать укрывистость, так как разница в коэффициентах преломления воздуха и наполнителя (= 0,6) больше, чем воздуха и дисперсии (= 0,5). Были испытаны покрытия кремового цвета на основе красок, изготовленных на дисперсии одного типа с ОКП 45 и 55% и различным соотношением пигмента и наполнителя. Фасадные покрытия, содержащие большое количество наполнителя, подвержены преждевременному выцветанию. Это не обязательно означает, что на начальной стадии фотохимической деструкции полимера происходит сильное меление, так как частицы пигмента и наполнителя могут быть еще сильно связаны пленкообразователем. Поэтому после 5 лет экспозиции фотометрически определяли изменение цвета покрытий, оценивая общее различие цвета E*. Полученные данные, приведенные в табл. 20, свидетельствуют, что краски с большим содержанием наполнителя (90%) выцветают быстрее.

Таблица 20

Влияние типа наполнителя Большинство фасадных красок содержат наполнитель, так как они не только делают рецептуру более экономичной, но и придают покрытию определенные свойства, в частности, улучшают реологические характеристики, оптимизируют распределение частиц диоксида титана, обеспечивают укрывистость сухой пленки, позволяют получать необходимую текстуру и повышают устойчивость покрытия к истиранию. Большинство наполнителей — неорганические соединения различного химического состава. В табл. 21 приведены минералы, наиболее часто используемые в качестве наполнителей.

Таблица 21

При изучении влияния наполнителя на атмосферостойкость фасадных покрытий в рецептуре красок меняли только тип наполнителя, оставляя без изменения тип дисперсии, ОКП, цвет и соотношение пигмент:наполнитель = 30:70. Результаты определения степени меления после 3,5 лет экспозиции приведены в табл. 22. Из всех наполнителей лишь кальцит, доломит и барит вызывают незначительное меление покрытий (8—9). Наполнители, содержащие большое количество оксида кремния (см. табл. 21), вызывают значительное меление. Есть некоторое различие в мелении покрытий разного цвета: красно-коричневые покрытия, не содержащие диоксида титана, имеют меньшую степень меления при применении в качестве наполнителя слюды, кварца или талька. В ходе испытаний было установлено, что атмосферное старение покрытий в течение 4,5 лет на стойке под углом 45° эквивалентно старению в течение 10 лет на вертикальной стене. Проведенные атмосферные испытания показали, что в случае исполь зования для наружных работ различие между чисто акриловыми и старо лакриловыми красками с ОКП 35-55% отсутствует. В рецептурах таких материалов важно применять оптимальную ОКП и соотношение пигмент : наполнитель (30:70). При выборе наполнителя следует помнить, что не вызывают выцветания кальцит, доломит и барит. Значение КОКП для чисто акриловых сополимеров несколько ниже, чем для стиролакриловых.