Научные статьи

Смачивание увлажненных и погруженных в воду поверхностей

. На практике чаще всего жидкостью  является вода (s = 72,7 мДж/м2). Возможны два варианта:

1)    вода в ограниченном количестве контактирует с поверхностью (окрашивание влажных и мокрых поверхностей);

2)    имеется неограниченное количество воды (окрашивание объектов и сооружений под водой).

В первом варианте окрашивание возможно путем связывания воды или избирательного смачивания поверхности на границе двух антиполярных жидкостей, во втором - путем вытеснения одной жидкости другой. Например, для нанесения на влажные поверхности применяют водоразбавляемые лакокрасочные материалы (вододисперсионные, цементные, силикатные, клеевые и другие краски). В этом случае присутствующая на окрашиваемой поверхности вода входит в состав лакокрасочного материала как растворитель и испаряется или связывается с компонентами краски при формировании покрытия.

Краски, содержащие гидрофобные пленкообразователи, смачивают влажные поверхности лишь тогда, когда разность полярностей краски и поверхности меньше, чем разность полярностей воды и поверхности. Это выполняется в тех случаях, когда при окрашивании предусматривается гидрофобизация твердой поверхности, осуществляемая либо предварительной обработкой мокрой поверхности раствором гидрофобизатора, либо введением гидрофобизирующих веществ в состав лакокрасочных материалов.

Гидрофобизаторы-катионоактивные ПАВ: хлориды стеариламидометилпиридиния, алкилбензилдиметиламмония, алифатических аминов и др. Их содержание в красках составляет 0,1-0,5%.

Окрашивание возможно и с помощью связывания воды компонентами краски или ее эмульгирования. Для чего в состав красок вводят соответственно в первом случае - водопоглощающие вещества (цемент, неблокированные или частично блокированные изоцианаты, отверждаемые водой полиуретаны), и во втором - ионогенные ПАВ (олеат триэтаноламина, мыла жирных кислот и др.)

Смачивание поверхности под водой - наиболее сложный случай поверхностного взаимодействия. Большинство красок, хорошо смачивающих поверхности на воздухе, не наносятся под слоем воды. Для них краевой угол смачивания в воде металлов, стекол, керамики превышает 90°.

Способность краски вытеснять воду и смачивать гидрофильные поверхности во многом определяется энергией взаимодействия пленкообразователя или других составных компонентов краски с водой. Водовытеснение происходит лишь в том случае, если эта энергия будет соизмерима с энергией взаимодействия молекул воды (краска при этом не должна растворяться в воде).

Применяя в качестве пленкообразователей или модификаторов красок соединения, способные образовывать водородные связи с водой (полиуретаны, полиамиды, ненасыщенные полиэфиры, некоторые амины и др.), можно получить значения краевого угла q £30°, при этом краски приобретают способность наноситься под водой.

Формирование жидкой пленки происходит с участием мономолекулярного слоя воды, который прочно связан как с подложкой, так и с полярными группами пленкообразователя.

С повышением температуры смачивание улучшается; наилучшее вытеснение воды с поверхности достигается при оптимальной вязкости пленкообразователя (порядка 0,3 Па×с).

Следует отметить, что соленость воды не оказывает существенного влияния на нанесение красок. Краски для подводного нанесения должна обладать плотностью, превышающей плотность воды, и быть способными отверждаться в водной среде. Наиболее применимы для нанесения под водой краски на основе олигомерных пленкообразователей, не содержащие растворителей.

Для нанесения по влажным поверхностям применяют эпоксидную (ЭПК-16) и эпоксидно-лаковую (ЭПК-20  и ЭПК-33) краски с модификатором алкилбензилдиметиламмоний хлоридом. Они применяются для защиты нефтепромысловых и портовых сооружений и других объектов. Для окрашивания мокрых бетонных и оштукатуренных поверхностей используют виниловые (ХС-068, ХС-510, ХС-710) лакокрасочные материалы с модификатором ДГУ (5-10%) и эпоксидные составы (ЭП-525; ЭП-0010) с отвердителем-модификатором И-6М и ускорителем отверждения УП-606/2, а также поливинилацетатную грунтовку Э-ВА-0151.

Окрашивать объекты и сооружения под водой (суда, опоры мостов, сваи нефтяных вышек, шлюзы и др.) можно эмалью Б-ЭП-5188. Ее наносят специальным аппаратом (принцип выдавливания) на предварительно очищенную поверхность; отверждается эмаль под водой быстрее, чем на воздухе (18 ч против 24 ч). Для грунтования и заделки дефектов поверхности используют специально разработанные для подводного склеивания клеи «Стык» и «Спрут-МП».

Взаимодействие ЛКМ с твердой поверхностью

Эксплуатационные характеристики лакокрасочных покрытий в значительной мере зависят от взаимодействия их с подложкой - типа возникающих между материалом пленки и подложкой связей. Уже при нанесении лакокрасочного материала на твердую поверхность между ними устанавливается адсорбционное взаимодействие, степень которого определяет полноту смачивания поверхности, которая во многом определяет сплошность, адгезию, оптические, противокоррозионные и другие свойства покрытия.

Свойства твердой поверхности

Чистота поверхности. Поверхность практически любых твердых тел содержит различные загрязнения и примеси (адсорбированные газы, влага воздуха и др.) Для металлов (исключая золото, платину и серебро) типичные загрязнения - оксиды.

В зависимости от условий обработки и хранения металла толщина и химический состав оксидов сильно различаются. Например, на железе толщина трехслойных оксидных пленок FeO/Fe3O4/Fe2O3 1,5-15 нм, на алюминии 5-20 нм. Для меди характерно двухслойное строение оксидной пленки Cu2O/CuO. Для всех металлов, содержащих оксидные слои, присуще вследствие сорбционной способности наличие физио- и хемосорбированной воды, количество которой достигает нескольких десятков монослоев в зависимости от адсорбционной активности металла и влажности воздуха.

По мере удаления от поверхности подложки энергия связи молекул адсорбированной воды уменьшается. Температурный интервал десорбции физиосорбированной воды у многих металлов 50-230°С, хемосорбированной 250-430°С; энергия активации десорбции с поверхности железа соответственно 38 кДж/моль и 84 кДж/моль.

Очевидно, что при нанесении на металлические поверхности лакокрасочный материал контактирует не с металлом, а с кислородными или иными соединениями и адсорбированной водой, находящимися на его поверхности.

Поверхности стекол присуща своя специфика. Обычно поверхность стекла обогащена кремнеземом; для нее характерно наличие силанольных групп , являющихся донорами водорода, в результате, как и в случае металлов, на поверхности стекол хемосорбируется вода. Толщина адсорбционного слоя воды - десятки нанометров, удаляется вода с трудом даже при прогреве в вакууме при 400-500°С.

Свойства порошковых лакокрасочных материалов

Среди характеристик порошковых лаков и красок, обуславливающих условия формирования и свойства покрытий наиболее значимыми являются:

- дисперсионный состав;

- сыпучесть;

- насыпная плотность.

Размер частиц промышленных порошковых красок составляет 5-350 мкм, то есть эти краски полидисперсны. Дисперсность зачастую предопределяет выбор способа нанесения красок на поверхность, например порошки с диаметром частиц до 100 мкм наносят электростатическим напылением или «в облаке» заряженных частиц, а покрытия из грубодисперсных порошков, обладающих меньшей слеживаемостью и которые легче псевдоожижаются, формируют в аппаратах кипящего слоя. Следует отметить, что более грубодисперсные порошки образуют и более толстые покрытия.

Важную роль играет и полидисперсность красок. Так, полидисперсные порошки склонны к сепарации и пылению в процессе перевода их в аэрозольное состояние. Наличие же крупных частиц и агрегатов приводит к появлению дефектов покрытия: «шагрени» (волнистость), кратеров и т. д. С дисперсностью связана удельная поверхность порошковых тел Sуд. (10-100 м2/г):

Sуд. = A/(r0×r),

где А - константа, зависящая от степени полидисперсности и формы частиц порошка;

r0 – средний радиус частиц;

r - плотность порошкового материала.

Являясь своеобразной мерой поверхностной энергии, удельная поверхность во многом определяет скорость слияния частиц и в целом продолжительность формирования покрытий.

Сыпучесть зависит от степени взаимодействия между частицами и часто оценивается по коэффициенту внутреннего трения m - функции угла естественного откоса a свободно насыпанного порошка:

m = tga

и для большинства порошковых красок m=0,7¸1,0 (a = 35¸45°).

Сыпучесть зависит от дисперсности порошков, степени изометричности их частиц, влажности, температуры. Ее можно улучшить путем введения в краску целевых компонентов: аэросила, пирогенного кремнезема и др. Для создания более качественных покрытий лучше использовать более сыпучие порошки с меньшими значениями m, поскольку они легче псевдоожижаются, равномернее осаждаются на поверхности при любых способах нанесения и образуют более качественные покрытия по декоративности и сплошности.

Насыпная плотность - это масса свободно насыпанного порошка в единице объема

rнас. = m/V,

где m - масса порошка, кг;

V - объем порошка, м3.

Для промышленных порошковых красок насыпная плотность составляет 200-800 кг/м3 и зависит от состава красок (у пигментированных материалов rнас. имеет более высокие значения по сравнению с непигментированными), формы частиц, степени их полидисперсности.

Относительная плотность rотн. - отношение насыпной плотности к истинной плотности характеризует порозность материала. Для многих лаков и красок rотн. =20¸50%, то есть твердое вещество (дисперсная фаза) в них составляет менее 0,2-0,5 объема. Рыхлые порошки  (с малыми значениями rнас. и rотн.) не технологичны, поэтому перед их нанесением часто проводят операции по повышению плотности. Так, фторопластовые составы нагревают при температуре, близкой к температуре потери прочности (температура начала деструкции материала). При этом частицы укрупняются, их форма выравнивается и rнас. возрастает в 1,5-2 раза.

Дисперсионный состав красок определяют с помощью ситового анализа, микроскопии, седиментационной турбодиметрии. Сыпучесть определяют на приборах, принцип действия которых основан на скорости истечения порошка через сопло, фиксации углов откоса, ссыпания, обрушения, насыпную плотность оценивают с помощью прибора - волюмометра и соответствующего набора тарированных стаканчиков.

Рассмотренные показатели не в полной мере исчерпывают все свойства порошковых и жидких красок, влияющих на технологический процесс получения покрытий. Так, при использовании жидких лаков и красок большое значение часто имеют цвет и сорность, однородность, содержание сухого вещества, стабильность при хранении, электрические и многие другие параметры. Не в меньшей степени разнообразны требования и к порошковым материалам, но они достаточно специфичны для разных групп материалов и будут рассмотрены в других главах учебного пособия.

Характеристика и классификация лакокрасочных покрытий.Продолжение

Для всех классов покрытий не допускаются дефекты, влияющие на защитные свойства покрытий (поры, кратеры, сморщивание и т.д.). Методы определения блеска и дефектов покрытий, характеризующих качество исполнения, приведены в таблице

Методы определения блеска и дефектов покрытий

Показатель Метод определения
Блеск Блискометром ФБ-2 на изделиях или образцах-свидетелях с покрытием, полученным по технологии, принятой для изделий или визуально, путем сравнения с образцом, утвержденным в соответствии с НТД на покрытия
Включения:

количество

размер

Визуально

Линейкой чертежной измерительной по ГОСТ 17435-72 и лупой ЛИ-2-10х по ГОСТ 25706-83

Шагрень Визуально сопоставлением с образцом, утвержденным в соответствии с НТД на покрытия

 

Показатель Метод определения
Риски, штрихи То же
Потеки То же
Неоднородность рисунка То же
Разнооттеночность То же
Волнистость Линейкой длиной 500 мм, накладываемой ребром на поверхность, другой линейкой или щупом измеряется максимальный зазор между поверхностью и линейкой. Линейку устанавливают таким образом, чтобы была определена наибольшая волнистость

Класс покрытия допускается определять по образцу (эталону), изготовленному и утвержденному в соответствии с требованиями стандартов и технических условий на изделие. Внешний вид покрытий зависит как от свойств ЛКМ, так и от технологии их получения. Для получения различных классов покрытий должны быть соответствующие условия подготовки поверхности и сушки. Максимально достигаемый класс покрытий для эмалей и лаков зависит от фактуры их пленок.

Для каждого ЛКМ установлен максимально достигаемый класс покрытия. Достижение I класса возможно лишь с применением нитратцеллюлозных (НЦ-11), меламино-алкидных (МЛ-1110, МЛ-197) и полиакрилатных (АК-1102, АС-2106) эмалей при условии полного соблюдения предписаний технологии окрашивания.

В большой мере качество внешнего вида покрытий определяет состояние окрашиваемой поверхности (шероховатость, дефекты). Для характеристики окрашиваемой металлической поверхности под покрытия различных классов используют следующие показатели:

-         шероховатость Rz по ГОСТ 2789-73;

-         неплоскостность;

-         отдельные неровности (высота, глубина).

Под отдельными неровностями поверхности подразумевают неровности размерами (длина или ширина) не более 20 мм.

Шероховатость металлической поверхности для I покрытий класса должна быть не более 4  мкм; II класса – не более 6,3 мкм для гладких однотонных покрытий и не более 20 мкм для молотковых, муаровых и шагреневых покрытий; III класса – не более 10 мкм для гладких однотонных и не более 80 мкм для молотковых, муаровых и шагреневых покрытий; IV класса – не более 80 мкм для всех покрытий; V класса – не более 320 мкм; а для покрытий VI и VII классов – не нормируется.

Шероховатость металлической поверхности, подлегающей шпатлеванию, для II класса может быть увеличена до 80 мкм, для III и IV классов – до 500 мкм, а для классов V, VI, VII классов – не нормируется. Для покрытий I класса сплошное шпатлевание не рекомендуется.

Неплоскостность металлической поверхности для покрытий I и II классов не допускается. Для поверхностей, не подлежащих шпатлеванию, неплоскостность под покрытия III класса должна быть не более 1,5 мм, IV класса – 2 мм; V класса – 2,5 мм; VI класса – 4 мм, а VII класса – не нормируется.

Для поверхностей, подлежащих шпатлеванию, под покрытия III класса неплоскостность должна быть не более 3 мм, IV класса – 3,5 мм, V класса – 4 мм, VI класса – 5,5 мм, а для VII класса – не нормируется.

Требования по неплоскостности поверхности указаны для плоских поверхностей с наибольшим габаритным размером свыше 500 мм. При оценке неплоскостности поверхности отдельные неровности в расчет не принимаются.

Для изделий с окрашиваемой поверхностью более 5 м2 допускается увеличение неплоскостности на 2,5 мм для III класса и на 3,5 мм для IV-VI классов.

Неровности металлической поверхности для покрытий I, II, III классов не допускаются, для покрытий IV класса допускаются неровности с высотой (глубиной) не более 2 мм, V класса не более 3мм, VI и VII классов – не более 5мм.

Для всех классов покрытий не допускаются на металлической поверхности забоины, неровно обрезанные края, острые кромки и углы в местах перехода от одного сечения к другому.

По ГОСТ 9.104-79. ЕСЗКС различают покрытия для умеренно континентального (У), тропического (Т) и холодного (ХЛ) климата. Группы покрытий имеют следующие обозначения:

А, АН, АТ, АНТ, АХЛ, АНХЛ - атмосферостойкие (эксплуатация на открытом воздухе и под навесом (Н) в различных климатических зонах);

П, ПТ - стойкие внутри помещений (умеренно континентальный и тропический климат);

Х, ХК, ХЩ - химически стойкие (воздействие агрессивных газов, кислот, щелочей);

В, ВМ - водостойкие (воздействие пресной и морской воды);

Б - бензостойкие;

М - маслостойкие;

Т - термостойкие;

Э - электроизоляционные.

Примеры обозначения лакокрасочных покрытий:

Эмаль НЦ-25 голубая III-П - покрытие из голубой нитратцеллюлозной эмали III класса, предназначенное для эксплуатации внутри помещений (например, на станках).

Эмаль ХВ-110 красно-коричневая, IV-АТ - покрытие из перхлорвиниловой эмали красно-коричневого цвета IV класса, предназначенное для эксплуатации в атмосферных условиях тропического климата.

Характеристика и классификация лакокрасочных покрытий

Покрытия формируются из различных по химической природе лакокрасочных материалов, основу которых составляют полимерные пленки (пленкообразователь), пигменты, включающие наполнители, модифицирующие добавки и другие ингредиенты. Пленка - это состояние вещества в виде сплошного тонкого слоя. Пленки могут быть свободными или адгезированными.

Лакокрасочные покрытия (ЛКП)- пленки, связанные с твердой поверхностью (субстратом) адгезионными силами, причем эта связь создается в процессе формирования пленки толщиной 10-300 мкм из жидких или порошковых лаков и красок, удельная поверхность которых составляет 10-1000 см2/см3.

Лакокрасочные покрытия имеют две поверхности контакта: одну с внешней средой (газообразной или жидкой), другую - с твердым телом (подложкой). В покрытиях, полученных из растворов или расплавов пленкообразователей, можно выделить три слоя с непрерывными границами:

  1. верхний («воздушный»);
  2. промежуточный (средний);
  3. нижний (адгезионный или «зеркальный»).

Верхний слой, соприкасающийся с воздухом при формировании пленки, подвержен его влиянию в наибольшей степени: степень окислительной деструкции и часто другие виды химических превращений с участием кислорода и влаги воздуха наиболее значительны в нем, поскольку проникновение кислорода и влаги в средний и нижний (адгезионный) слой (беспористые подложки) существенно замедляется.

краска масленная

Часто подложка влияет на протекание как химических реакций при формировании покрытий, катализируя или ингибируя их, что особенно проявляется при высоких температурах, так и на физические процессы в адгезионном слое: усадку, стеклование, ориентационные эффекты и др., сказываясь на структуре пленок. В адгезионном слое макромолекулы пленкообразователя подвергаются плоскостной ориентации и формируется менее совершенная структура, чем в массе пленки. По мере удаления от подложки степень ориентации и анизотропия пленок падают, а степень надмолекулярной ориентации полимера возрастает. Структурная неоднородность особенно существенна у покрытий, полученных из кристаллических полимеров. Это объясняется тем, что из-за большого количества центров кристаллизации и малой подвижности макромолекул полимера, обусловленной фиксирующим действием твердой поверхности, возникают затруднения при кристаллизации в адгезионном слое, чего не происходит в промежуточном и верхних слоях: в них степень кристалличности выше, чем в адгезионном слое.

Подобная корреляция наблюдается и для сферолитной кристаллизации: на среднюю часть пленки приходятся максимальные по объему сферолиты. По мере приближения к подложке и в верхний (воздушный) слой они вырождаются или приобретают иные морфологические формы.

Структурные особенности отдельных слоев сказываются на их свойствах. Например, нижний слой пленок, формируемых из растворов аморфных полимеров, обладает повышенной сорбционной способностью и, обычно, более низкой твердостью, чем промежуточные слои. Часто наблюдается его меньшая плотность, но более высокая температура стеклования, чем в объеме, обусловленная ограниченной подвижностью макромолекул пленкообразователя.

Большинство покрытий - это многокомпонентные системы и неоднородность по толщине (не редко в объеме) может появляться в результате микро- и макрорасслоения пленкообразователей, выпотевания или кристаллизации пластификаторов, всплывания или оседания пигментов при пленкообразовании, избирательной адсорбции компонентов на поверхности подложки.

Образование послойно-неоднородной структуры покрытий может быть обусловлено и самой рецептурой лакокрасочного материала, в частности при использовании смесей взаимонесовместимых пленкообразователей.

Следует отметить, что неоднородность состава, структуры, анизотропию свойств, характерные для лакокрасочных покрытий, не всегда нужно рассматривать, как только отрицательные явления. В этом может быть и положительная сторона, особенно при формировании многослойных покрытий.

Процесс получения покрытий на подложке сопровождается усадкой, что при отсутствии полной релаксации, обуславливает возникновение остаточных напряжений (тонкий слой акварельной краски на бумаге при высыхании закручивает ее на себя), то есть большинство лакокрасочных покрытий, особенно на основе жесткоцепных аморфных или кристаллических полимеров - это напряженные системы. Даже самые тонкие лакокрасочные покрытия отличаются от жидкостных или газовых адсорбционных слоев тем, что последние существуют только при наличии поверхности адсорбента, в то время как лакокрасочные пленки в результате определенной когезионной прочности могут сохраняться и вне ее. Все эти особенности покрытий необходимо учитывать при их получении и эксплуатации.

Классификация лакокрасочных покрытий осуществляется по химическому и эксплуатационному признакам. Так, в основе химической классификации заложена природа пленкообразователя, из которого изготовлено покрытие (эпоксидные, полиакрилатные, алкидные и т. д.). Классификация покрытий по эксплуатационному признаку (по назначению) не дает представления о природе материала пленки, но для потребителей она важна, так как ориентирует на области практического применения того или иного покрытия (например, атмосферо-, термо-, свето-, химически стойкие и т.д.).

Существует и структурная классификация А. Я. Дринберга, согласно которой все лакокрасочные покрытия подразделяются на 2 группы: превращаемые и непревращаемые в трехмерное состояние. Хотя она и менее распространена, по ней можно судить о механизме формирования покрытий (получены ли они в результате химических превращений или без них), а также о некоторых свойствах этих покрытий (растворимость, термопластичность и др.).

По строению лакокрасочные покрытия классифицируют на одно- и многослойные; последние - на однородные и разнородные. Для многослойных разнородных покрытий принято соответствующее название слоев. Первый, контактирующий с подложкой - грунтовочный или грунт, затем следуют промежуточные слои и верхнее покрытие.

Различают также комбинированные покрытия. Их изготовляют сочетанием лакокрасочных покрытий с другими видами - металлическими, термодиффузионными, фосфатными, оксидными и др.

Классификация ЛКП по внешнему виду. Внешний вид поверхности покрытия характеризуется цветом, фактурой, качеством исполнения покрытия - наличием или отсутствием дефектов.

Определения основных дефектов.

Шагрень - углубления, напоминающие специально выделанную кожу.
Потеки - утолщения на окрашиваемой поверхности, образовавшиеся при стекании ЛКМ и сохранившиеся после сушки.
Волнистость - периодические неровности.
Сморщивание - складки в виде регулярных неровностей.
Кратеры - макроскопические круглые углубления.
Оспины - углубления, не доходящие до окрашиваемой поверхности.
Поры - макроскопические круглые сквозные отверстия.
Риски - следы царапин от абразивной обработки окрашиваемой поверхности.
Включения - посторонние частицы.
Разнооттеночность - пятна различных оттенков.
Неоднородность рисунка - нарушение формы и размеров элементов рисунка.

По фактуре покрытия делятся на гладкие и рельефные. Гладкие, в свою очередь, подразделяются на однотонные и рисунчатые, а рельефные – на лидаровые и шагреневые.

Фактура покрытия – это внешнее строение поверхности покрытия. Степень блеска покрытий для различных фактур по блескометру ФБ-2 (%) составляет:

Гладкие:

-высокоглянцевые – >59;

-глянцевые, в том числе с лессирующим эффектом – 59-50;

-полуглянцевые – 49-37;

-полуматовые – 36-20;

-матовые – 19-4;

-глубокоматовые – ≤3.

Рисунчатые:

-глянцевые – 59-39;

-полуглянцевые – 38-24.

Рельефные:

-муаровые;

-полуматовые;

-матовые.

Шагреневые:

-полуглянцевые – 12-8.

Качество исполнения покрытия характеризуется следующими показателями:

-наличие на покрытии посторонних включений, их допустимое количество и размеры;

-  наличие других дефектов, полученных в процессе окрашивания (шагрени, рисок, штрихов, потеков, разнооттеночности, волнистости, неоднородности рисунка).

Различные уровни указанных дефектов и их сочетание предопределяют различный внешний вид покрытий и необходимость их разделения на различные классы.

В соответствии с ГОСТ 9.032-74 по качеству исполнения покрытия делятся на 7 классов.

К классу I относятся покрытия гладкие однотонные: высокоглянцевые, глянцевые и матовые. Для класса II применяются покрытия всех фактур с различной степенью блеска. Для классов III-IV не рекомендуются высокоглянцевые покрытия.

Для V-VII классов, кроме высокоглянцевых не рекомендуются также и гладкие однотонные глянцевые, так как экономически нецелесообразно применять высокодекоративные покрытия для пониженных и низких классов, в то же время на таких покрытиях дефекты более заметны.

Только в технологически обоснованных случаях высокоглянцевые покрытия применяются для III-IV классов, гладкие однотонные глянцевые для V-VII классов. При этом нормы для высокоглянцевых покрытий III-IV классов должны соответствовать нормам для глянцевых покрытий, а глянцевые V-VII классов – для полуглянцевых.

25poroshkovaya kraska i polimernoe pokrytie

Для I класса дефекты на покрытиях не допускаются, за исключением включений для матовых покрытий, так как включения на матовых покрытиях менее заметны. Допускается не более четырех включений на 1 м2 размером не более 0,2 мм с расстоянием между включениями не менее 100 мм.

На покрытиях II класса допускаются незначительная шагрень, а также отдельные штрихи и риски. На гладких однотонных высокоглянцевых, глянцевых, полуглянцевых, полуматовых покрытиях допускаются включения в количестве не более 4 шт/м2, на гладких однотонных матовых и глубокоматовых, молотковых, муаровых и шагреневых покрытиях – не более 8 шт/м2. Размер включений на всех покрытиях не должен превышать 0,5 мм, расстояния между включениями должно составлять не менее 100 мм.

На покрытиях III класса допускаются незначительная шагрень, отдельные штрихи и риски, волнистость не более 1,5 мм. На гладких однотонных глянцевых покрытиях допускаются включения в количестве не более 10 шт/м2, на гладких однотонных полуматовых и матовых покрытиях – не более 15 шт/м2, на гладких однотонных матовых и глубокоматовых, молотковых, муаровых и шагреневых покрытиях не более 25 шт/м2. Размер включений для всех покрытий должен быть не более 0,5 мм, расстояния между включениями для гладких однотонных глянцевых, полуглянцевых, полуматовых покрытий должно быть не менее 50 мм, для гладких однотонных матовых и глубокоматовых, молотковых, муаровых, шагреневых – не менее 30 мм.

На покрытиях IV класса допускаются шагрень без ограничений величины, отдельные штрихи и риски, волнистость не более 2 мм. На гладких однотонных глянцевых, полуглянцевых, полуматовых покрытиях допускаются включения в количестве не более 1 шт/дм2, на гладких однотонных матовых и глубокоматовых, молотковых, муаровых и шагреневых покрытиях – не более 2 шт/дм2. Размер включений для всех покрытий должен быть не более 1мм, расстояния между включениями – не менее 10 мм.

На покрытиях V класса допускаются шагрень, отдельные потеки, штрихи, риски, волнистость величиной не более 2,5 мм. На всех покрытиях допускаются включения в количестве не более 4 шт/дм2 размером не более 2 мм для гладких однотонных полуглянцевых, полуматовых матовых и глубокоматовых покрытий и не более 3 мм для молотковых, муаровых и шагреневых покрытий.

На покрытиях VI класса допускаются шагрень, отдельные потеки, штрихи, риски, волнистость величиной не более 2,5 мм, разнооттеночность, неоднородность рисунка. На всех покрытиях допускаются включения в количестве не более 8 шт/дм2 размером не более 3 мм.

Для VII класса дефекты на покрытиях не нормируются. В каждом классе допускается другое количество включений, если их суммарная протяженность (суммарный размер) и размер каждого включения не превышает приведенных требований.

Стандартные испытания материалов и покрытий осуществляют для контроля и гарантии качества при производстве, для входного контроля свойств лакокрасочных материалов, а также для определения качественных показателей систем покрытий, предусмотренных технической документацией на окрашиваемое изделие.

Стандартизованные методы испытаний лакокрасочных материалов и покрытий включают следующие:

  1. Методы определения показателей, характеризующих технологические свойства лакокрасочных материалов (вязкость, содержание летучих и нелетучих твердых пленкообразующих веществ, степень перетира, Укрывистость, степень и время высыхания, розлив, электрические свойства).
  2. Методы определения физико-механических свойств покрытий (прочность при ударе, прочность при растяжении, прочность при разрыве и модуль упругости, твердость, адгезия, прочность при изгибе, устойчивость к истиранию).
  3. Методы определения показателей, характеризующих декоративные и защитные свойства лакокрасочных покрытий (блеск, цвет, меление, растрескивание, сморщивание, образование пузырей, коррозия металла).
  4. Методы определения устойчивости лакокрасочных покрытий при ускоренных климатических испытаниях, имитирующих различные условия эксплуатации и хранения изделий с лакокрасочными покрытиями при действии агрессивных сред и в природных условиях.

Условная вязкость.В соответствии с ГОСТ 8420-74 метод определения условной вязкости заключается в измерении продолжительности (с) истечения известного объема жидкости из капилляра или воронки с отверстием определенного диаметра. Измерения проводятся с использованием воронки-вискозимера ВЗ-246 (ГОСТ 9070-75) со съемными соплами диаметром 2,4 и 6 мм с термостатированным измерительным узлом.

Срок годности. Метод распространяется на лакокрасочные материалы, состоящие из нескольких компонентов (ГОСТ 27 271-81). Он состоит в том, что измеряется вязкость лакокрасочного материала через 3 мин после смешивания компонентов и после истечения определенного времени, указанного в нормативно-технической документации на лакокрасочный материал. Для проведения эксперимента необходимы технические весы с погрешностью не больше 0,01 г, термостат, позволяющий регулировать температуру с погрешностью не более 0,1°С, вискозиметр ВЗ-246.

Содержание летучих и нелетучих твердых пленкообразующих веществ. Определение проводятся согласно ГОСТ 1737-72. Проба лакокрасочного материала нагревается при определенной температуре в течение заданного промежутка времени или до достижения постоянной массы и определения содержания летучих и не летучих веществ по разности результатов взвешивания до, и после нагревания. Содержание летучих и нелетучих веществ в композиции выражается в % (мас.).

Оборудование: сушильный шкаф с регулятором температуры, обеспечивающий необходимую температуру нагрева (100-140°С) типа СНОЛ-3,5, 3,5 3,5/ 3-43 (ТУ 16-531. 639-78) или установка с инфракрасной лампой марки ИК-3127-500 или ИК-3220-50 (ГОСТ 13874-76), весы с погрешностью взвешивания не более 0,02 г.

Степень перетира. Этот метод (согласно ГОСТ 6589-74) состоит в определении степени перетира пигментированных лакокрасочных материалов по глубине паза прибора в мкм. Глубина паза соответствует границе появления на поверхности испытуемого материала отдельных агрегатов пигментов или границе начала штрихов от них.Оборудование: гриндометры (прибор «Клин») ТУ 29-02-10.12-80.

Цвет непигментированных лакокрасочных материалов. Метод определения цвета непигментированных лакокрасочных материалов основан на сравнении цвета испытуемого материала с цветом раствора сравнения йодометрической шкалы. Раствор сравнения йодометрической шкалы готовят следующим образом: взвешивают 0,25; 0,50; 1; 2; 3; 4; 5; 7; 10; 15; 20; 30; 40; 60; 80; 100; 130; 160; 200; 220; 250; 280; 300; 400; 500; 700; 800; 1100; 1400; 1600; 1800; 2000; 2400 Мг йода с погрешностью не более 0,001 г и растворяют эти навески в 100 мл 0,5 N раствора иодида калия. Допускаемые отклонения концентрации растворов сравнения не должны превышать 2%. Йодометрическую шкалу хранят в темном месте не более 12 месяцев со дня приготовления растворов.

Укрывистость.  Этот показатель в соответствии с ГОСТ 8784-75 определяется тремя методами:

  1. Визуально с помощью черно-белой шахматной доски. На стеклянную пластинку наносят несколько слоев лакокрасочного материала для прекращения просвечивания черных и белых квадратов шахматной доски, подложенной под стеклянную пластинку. Количественный показатель укрывистости – это количество граммов краски, требуемой для того, чтобы сделать невидимой закрашиваемую поверхность площадью 1 м2. Оборудование: шахматная доска (ГОСТ 8784-75), краскораспылитель типа КРП-6; КРП-10 (ГОСТ 20223-74), кисть «Апликатор» или другое оборудование для нанесения на стеклянные пластинки слоя лакокрасочного материала, толщиной до 20 мкм.
  2. Инструментальный метод оценки укрывистости по коэффициенту контрастности заключается  в определении коэффициента контрастности, т. е. соотношения количества света, диффузно отраженного от черной и белой поверхностей, на которые нанесен лакокрасочный материал. Поверхность считается укрытой по достижении величины коэффициента контрастности 0,97-0,98. Коэффициент контрастности (С) – это отношение коэффициента яркости покрытия черной подложки (Rч) к коэффициенту яркости покрытия белой подложки (Rч):С = Rч /Rб. Коэффициент контрастности определяют при помощи фотомера (блескомера) ФБ-2, фотокалориметра любой марки, компаратора цвета и других приборов, обеспечивающих измерение коэффициента яркости с точностью до 0,01 при зеленом светофильтре или длине волны 560 нм.
  3. Инструментально-металлический метод определения укрывистости на черно-белой поверхности путем определения коэффициента яркости неукрывающего и переукрывающего покрытий, помещенных на черной и белой подложках. Коэффициент яркости покрытий – не менее 0,6. Для определения необходимой толщины укрывающего слоя используют соответствующие математические выражения, найденные с использованием ЭВМ.

Характеристика степени высыхания (ГОСТ 19007)

Степень высыхания Характеристика
1 Стеклянные шарики размером 100-335 мкм полностью удаляются мягкой волосяной кистью с поверхности покрытия, не вызывая ее повреждения.
2 После снятия нагрузки 20 г бумага

(ГОСТ 9035-73) не прилипает к поверхности покрытия и не оставляет следа.

3 После снятия нагрузки бумага не прилипает к поверхности покрытия и не оставляет следа.
4 После снятия нагрузки 20 кг бумага не прилипает к поверхности покрытия, но оставляет след.
5 После снятия нагрузки 2 кг бумага не прилипает к поверхности и не оставляет следа.
6 После снятия нагрузки 20 кг бумага не прилипает к поверхности покрытия, но оставляет след.
7 После снятия нагрузки 20 кг бумага не прилипает к поверхности и не оставляет следа.

Оборудование: шкаф сушильный с терморегулятором, микрометр типа МК-102 (ГОСТ 6507-78), магнитный толщинометр МТ-41НЦ (ТУ 25-06-2500-82).

Разлив. Это способность лакокрасочного материала после нанесения растекаться и выравнивать свой поверхностный слой. Согласно ОСТ 6-10-436-82 разлив определяется двумя  методами. Первый метод используется для определения разлива лакокрасочного материала, наносимого распылением. При этом оценивают величины шагрени и наличия потеков. Наличие потеков определяют только визуально (сравнение с утвержденным образцом), величину шагрени – визуально или измеряя на профилографе-профилометре (ГОСТ 19300-86) и выражая в баллах (от 1 до 5). Балльная оценка шагрени представлена в таблице.

Балльная оценка шагрени ЛКМ

Баллы Шагрень Основание неровности, мм Высота неровности, мкм
5 Отсутствует - -
4 Едва заметная >3,5

3,5-2,0

<1,2

<1,0

3 Незначительная >3,5

3,5-2,0

<2

2,0-1,2

1,7-1,0

<1

2 Значительная >3,5

3,5-2,0

2,0

3,0-2,0

3,0-1,7

2,0-1,0

1 Сильная >3,5

3,5-2,0

<2,0

>3,0

>3,0

>2,0

Устройство для окрашивания – это механизм перемещения образцов с постоянной скоростью (14 м/мин) перпендикулярно плоской струе лакокрасочного материала,  распыляемого неподвижно закрепленным краскораспылителем при расходе 0,14 кг/мин на расстоянии 450 мм от поверхности.

Второй метод используют при определении разлива лакокрасочных материалов, наносимых кистью. При этом разлив оценивают при сравнении со шкалой разлива и выражают степенью от 0 до 10. Шкала разлива составлена по зависимости слияния пяти пар полос лакокрасочного материала, полученных специальным приспособлением (гребенкой) с различными размерами канавки (0,25-4,0 мм) с шириной канавки ±0,05 мм 1,60±0,1 мм и шириной выступа 2,5±0,1 мм. Разлив хороший – при полном слиянии пяти пар полос (степень 10); разлив плохой – полосы не сливаются (степень 0).

Контроль качества в лакокрасочной промышленности

Контроль качества в лакокрасочной промышленности включает проверку сырья, полупродуктов и готовой продукции нормам показателей, установленным для них действующими государственными стандартами (ГОСТ), отраслевыми стандартами (ОСТ) и техническими условиями (ТУ). Контролю, а при необходимости тем или иным видам испытаний должны подвергаться сырье и полупродукты, как получаемые от поставщиков, так и производимые на данном предприятии. Особое значение имеет пофазный контроль производства.

Так, при производстве масляных и масляно-смоляных лаков контроль проводят на стадиях термообработки (проверяется правильность загрузки компонентов, температурный режим, вязкость лаковой основы), разбавления основы (температура), типизация лака (цвет, вязкость, продолжительность высыхания) и его очистку.

Для глифталевых и пентафталевых лаков возникает необходимость дополнительного контроля хода алкоголиза масла глицерином или пентаэритритом (завершение процесса устанавливают пробой на растворимость в этиловом спирте), за проведением этерификации фталевым ангидридом и последующим упариванием, окончание которого определяют на основании измерения вязкости.

При производстве эмалей контроль ведут на стадиях замеса (проверка однородности и смачиваемости), перетира (степень которого определяют по методу клина), составления эмали (проверка цвета, вязкости, укрывистости, продолжительности высыхания, содержания нелетучих веществ), а после окончательной очистки проверяют внешний вид пленки эмали.

Для водоэмульсионных красок контролируют однородность и полноту растворения, а также содержание нелетучих веществ еще на стадии приготовления водного раствора вспомогательных веществ, затем определяют степень перетира при приготовлении пигментных паст на краскотерочных машинах или в шаровых и бисерных мельницах, проводят контроль внешнего вида, вязкости, рН и содержания нелетучих веществ после смешения пигментных паст с водной дисперсией пленкообразующего компонента, и, наконец, проверяют цвет и другие показатели конечного продукта.

Существует множество методов испытаний лакокрасочных материалов и покрытий, а также используемых для их изготовления сырья и полупродуктов. К основным из них можно отнести следующие:

1)          физико-химические (цвет, степень блеска, прозрачность, укрывистость, вязкость, плотность, маслоемкость, летучесть, показатель преломления, светостойкость и др.);

2)          физико-механические (твердость пленки, прочность покрытия при изгибе, растяжении и ударе, износостойкость, адгезия лакокрасочного материала, эластичность пленки, удлинение свободной пленки при растяжении и др.);

3)          химические (кислотное и йодное число, число омыления, рН, зольность), состав (содержание основного вещества, летучих и нелетучих веществ, водорастворимых солей, ароматических веществ и т.д.), химическая стойкость и др.;

4)          электрические (электрическая прочность пленки, удельное объемное электрическое сопротивление, тангенс угла диэлектрических потерь и др.);

5)          атмосферостойкость (срок службы покрытия в разных климатических зонах; стойкость к мелению, выветриванию, растрескиванию и др.);

6)          молярно-технические (степень перетира, наносимость; способность покрытия шлифоваться и полироваться и др.);

7)          ускоренные климатические испытания (в везерометрах, гидростатах, камере солевого тумана и др.).

На все существующие методы испытаний лакокрасочных материалов и покрытий, за исключением ускоренных климатических испытаний, имеются стандарты.

Большое распространение получил метод газожидкостной хроматографии для качественного и количественного анализа сырья и готовой продукции, например, для определения состава масел и растворителей, содержания основного вещества и примесей в различных мономерах и смолах. В особенности этот метод незаменим для разделения смесей.

Из электрохимических методов следует выделить метод полярографии для определения качественного и количественного состава мономеров, смол, пигментов, а также сточных вод. Достоинства полярографического метода – воэможность одновременного анализа в одной пробе нескольких веществ без их разделения, исключительная быстрота (несколько минут) и точность определения.

Применяются также другие электрохимические методы анализа: кондуктометрия, кулонометрия, потенциометрия, высокочастотное титрование и др.

Кроме того, для анализа лакокрасочных материалов применяются оптические методы – поляриметрия, рефрактометрия, калориметрия, нефелометрия, а также методы электронной микроскопии, рентгеновской спектроскопии, масс-спектроскопии, электронного парамагнитного резонанса, ядерного резонанса.

При рассмотрении свойств лакокрасочных материалов необходимо сказать об их токсичности и пожароопасности. Токсичность лакокрасочных материалов обусловлена, главным образом, содержанием в них органических растворителей (ацетона, метилэтилкетона, циклогексанона, ксилола, толуола, этилацетата, бутилацетата и др.).

Кроме того, в состав лакокрасочных материалов входят другие токсичные компоненты – соединения свинца и хрома, формальдегида, фталевый ангидрид, фенол, стирол, гексаметилендиамин и др. Пожароопасность лакокрасочных материалов характеризуется температурами вспышки, воспламенения и самовоспламенения, пределами взрывоопасности. Данные о пожароопасности ряда марок эмалей, грунтовок и товарных полуфабрикатных лаков приведены в табл.1.1 справочного пособия «Лакокрасочные материалы» (авторы: М.Л.Лившиц, Б.И.Пшиялковский, Москва, Химия, 1982г.).

Водоэмульсионные краски

Водоэмульсионные краски представляют собой суспензии пигментов и наполнителей в водных дисперсиях пленкообразующих веществ типа синтетических полимеров с добавкой эмульгаторов, диспергаторов и других вспомогательных веществ. Эти водоразбавляемые краски называют также эмульсионными, латексными или воднодисперсными.Краскам присвоен начальный индекс «Э» при обозначении марок, например, краска Э-ВА-17 или краска Э-КЧ-26. По типу пленкоообразующего вещества водоэмульсионные краски подразделяют на:

-         поливинилацетатные (ВА) - на основе поливинилацетатной дисперсии;

-         сополимеровинилацетатные (ВС) - на основе водных дисперсий сополимеров винилацетата с дибутилмалеинатом или этиленом;

-         бутадиен стирольные (КЧ) - на основе латексов типа СКС-65ГД, представляющих собой сополимер бутадиена со стиролом;

-         акрилатные (АК) - на сонове сополимеров акрилатной дисперсии;

-         сополимеровинилхлоридные (ХВ) - на основе смеси сополимера винилхлорида с винилиденхлоридом и бутадиен-стирольного латекса.

По назначению водоэмульсионные 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 Э-ВА-17, Э-КЧ-26, Э-ВА-524.

Исходные материалы. В состав водоэмульсионных красок кроме пленкообразующих веществ входят пигменты, наполнители, вода и вспомогательные функциональные вещества - диспергаторы, эмульгаторы, стабилизаторы, загустители, антивспениватели (пеногасители), антисептики, ингибиторы коррозии, а также добавки - гидрофобизирующие, структурирующие, коалесцирующие и др.

Пленкообразующие вещества. К важнейшим пленкообразователям, входящим в состав водоэмульсионных красок, относятся водные дисперсии - поливинилацетатная, сополимерацетатная, полиакрилатные, а также бутадиенстирольный латекс.

Дисперсия поливинилацетатная гомополимерная - белая вязкая жидкость, представляющая собой продукт полимеризации винилацетата в водной среде в присутствии защитного коллоида и инициатора. Эта дисперсия выпускается в пластифицированном виде и применяется в качестве связующего и клея в различных отраслях промышленности. В производстве водоэмульсионных поливинилацетатных красок применяют, главным образом, непластифицированные дисперсии марок Д50Н, Д50В и Д50С - низко-, высоко- и средневязкие, содержащие 50% полимера и реже пластифицированные дисперсии марок ДБ47/7С и ДБ48/4С, содержащие соответственно 47 и 48% полимера и 5-9 и 10-14% пластификатора. Размер частиц в дисперсии 1-3 мкм, содержание остаточного мономера - не более 0,5%. Дисперсии образуют гладкие, однородные покрытия, обладающие удовлетворительной адгезией.

Сополимерная дисперсия С-135 винилацетата с дибутилмалеинатом - продукт эмульсионной сополимеризации мономеров (в соотношении 2/1 по массе) в водной среде в присутствии эмульгаторов (поливинилового спирта) и инициатора (персульфата аммония). По внешнему виду дисперсия С-135 - вязкая жидкость белого цвета, свето-, масло- и бензостойкая. Она не требует дополнительной пластификации и характеризуется по сравнению с поливинилацетатной дисперсией лучшими защитными свойствами и водостойкостью.

Латекс синтетический СКС-65ГП - продукт сополимеризации бутадиена со стиролом (в соотношении 35/65 по массе) в водной эмульсии в присутствии некаля и натриевого мыла СЖК в качестве эмульгатора. Латекс содержит 47-48% нелетучих веществ и не более 0,08% незаполимеризованного стирола. Латекс должен обладать стабильностью в присутствии пигмента - в смеси с двуокисью титана анатазной формы, не должен оставлять комков и крупинок при перемешивании в течение 2 ч.

Водная дисперсия акрилового сополимера МБМ-5С - продукт эмульсионной сополимеризации смеси трех мономеров - метилметакрилата, бутилакрилата и метакриловой кислоты. Сополимер образует покрытия, характеризующиеся прочностью при изгибе, хорошей адгезией, свето- и атмосферостойкостью.Водоэмульсионные акрилатные краски применяют для наружных работ, поскольку покрытия отличаются длительным сроком службы.

Пигменты и наполнители. Из неорганических пигментов в производстве водоэмульсионных красок применяют двуокись титана анатазной и рутильной формы, метопон, кроны свинцовые и стронциевые, ультрамарин, окись хрома, железоокисные и земляные пигменты. Не рекомендуют применять: свинцовые белила из-за их токсичности; цинковые белила и кроны, обладающие слабоосновными свойствами, и поэтому не совмещающиеся с водными полимерными дисперсиями; лазурь железную (милори), разлагающуюся в щелочных растворах (особенно при окраске штукатурки и цемента) с выделением оксида железа.

В водоэмульсионные краски, наносимые непосредственно на металлические поверхности, вводят ингибиторные пигменты (хромат стронция, силикохромат свинца и др.), предохраняющие подложку от коррозии.

Из органических пигментов применяют азопигменты (пигмент алый, пигмент красный, пигмент оранжевый прочный и др.) и фталоцианиновые (пигмент голубой фталоцианиновый, пигмент зеленый фталоцианиновый).

Из наполнителей применяют в основном тальк и барит, реже - мел и асбест, а каолин - в особых случаях, в качестве добавки.

Вода. Водоэмульсионные краски  содержат около 50% (мас.) воды, причем половина этого количества входит в состав водной дисперсии пленкообразователя, а вторая половина расходуется на разбавление краски для доведения ее вязкости (консистенции) до требуемого значения.

Используют дистиллированную воду (ГОСТ 709-72) или деминерализованную (умягченную) воду, получаемую путем умягчения водопроводной воды, обработкой двумя натрийкатионитными фильтрами. Жесткость - не более 3 мэкв/л.

Вспомогательные вещества и добавки. Диспергаторы - вещества, смачивающие пигменты и наполнители, ускоряющие их диспергирование (перетир) в жидкой среде и равномерное распределение в красках. К числу диспергаторов относятся полифосфаты (полифосфат натрия, триполифосфат натрия и др.), лецитин, поливиниловый спирт.

Полифосфат натрия технический - (NaPO3)n×H2O - продукт термической дегидратации мононатрийфосфата, получают при взаимодействии фосфорной кислоты с кальцинированной содой. Выпускается в виде порошка или стекловидных кусков. Триполифосфат натрия технический - продукт термической переработки ортофосфорной кислоты, содержащей 92-93% Na2P3O10 - порошок белого цвета.

Защитные коллоиды - диспергатор поливиниловый спирт служит одновременно защитным коллоидом поливинилацетатных дисперсий, образуя нерастворимый в воде продукт в присутствии диметилолмочевины или альдегида и катализатора типа NH4Cl. ПВА повышает водостойкость ПВА-покрытий.

 

Порошковые краски

Порошковые краски содержат кроме пленкообразующих веществ (полимеры, олигомеры) пигменты, наполнители, поверхностно-активные вещества, отвердители, пластификаторы, стабилизаторы и другие добавки. После нанесения порошковых красок на поверхность аэродисперсным методом, охлаждение и отверждение формируются твердые, непрозрачные покрытия.

Порошковые краски имеют существенные преимущества перед другими видами лакокрасочных материалов:

-         улучшения условий труда;

-         снижение огнеопасности при их производстве и применении из-за отсутствия горячих и токсичных растворителей;

-         возможность использования в качестве пленкообразователей нерастворимых полимеров;

-         полное отсутствие производственных выбросов;

-         более простая и менее трудоемкая технология их получения (исключение из технологии операций растворения, перетира, фильтрации и др.);

-   меньшая затрата производственных площадей, энергии, оборудования и рабочей силы при получении и использовании порошковых красок;

-         стабильность красок при хранении и транспортировании.

Порошковые краски подразделяют по типу пленкообразующего вещества на:

1)    термопластичные;

2)    термореактивные.

Обозначения порошковыми краскам присвоены по входящему в их состав основному компоненту – пленкообразователю (полимеру, олигомеру, реже – мономеру).

Краски на основе термопластичных пленкообразователей: поливинилбутиральные, поливинилхлоридные, полиамидные, фторопластовые, пентапластовые, полиолифиновые (полиэтиленовые и др.) и эфирцеллюлозные (этилцеллюлозные и ацетобутиратцеллюлозные). Краски термореактивные получают на основе эпоксидных, полиэфирных, полиакрилатных, полиуретановых пленкообразователей.

Пигменты, входящие в состав порошковых красок: двуокись титана, окись хрома, технический углерод, железоокисные, кадмиевые и другие укрывистые и светопрочные неорганические и органические (фталоцианиновые, пигмент желтый светопрочный) и другие пигменты.

В качестве пластификаторов могут служить сложные эфиры – порошковый трифенилфосфат или жидкие (фосфаты, фталаты, адипинаты, себацинаты), вызывающие набухание полимера при сохранении его сыпучести.

Стабилизаторы: соединения свинца, оловоорганические соединения. Отвердители: цианамиды (дициандиамид и др.), ароматические амины, глицедиловый эфир тримеллитового ангидрида.

Для улучшения смачивания окрашиваемой поверхности в краски вводят поверхностно – активные вещества (поливинилбутираль в эпоксидные порошковые краски); для варьирования реологических характеристик порошковых красок в их состав вводят аэросил (в качестве тиксотропных добавок).

Схема производства порошковых красок сухим смешением компонентов:

1 - электродвигатель, 2 - мешалка; 3 - турбосмеситель; 4 - затвор; 5 - рукав;

6 - смеситель; 7 - вибросито; 8 - затвор шлюзовой

При получении порошковых красок, например, на основе поливинилбутираля и других термопластичных полимеров наиболее распространен в производстве способ сухого смешения компонентов с использованием скоростного смесителя . В турбосмеситель с мешалкой с частотой вращения 900 об/мин загружают через воронку все компоненты краски. После смешения в течение 15-30 мин при 80-90°C полученная порошкообразная смесь поступает в вибросито для удаления механических включений и агрегирования части, а затем на упаковку. Способ смешения в расплаве наиболее широко распространен при получении термореактивных порошковых красок – эпоксидных, полиэфирных, полиуретановых, полиакриловых.

Схема производства порошковых красок методом сплавления:

1 - смеситель сухих компонентов; 2 - питатель; 3 - экструдер двухчервячный;

4 - охлаждающее устройство; 5 - мельница грубого помола; 6 - мельница тонкого помола; 7 - фильтр

Известен способ распылительной сушки. Он заключается в смешении компонентов в присутствии растворителя с последующей его отгонкой в распылительной сушилке.Процесс включает следующие операции: приготовление жидкой краски диспергированием в смесителе пигментов и добавок в среде раствора пленкообразователя; сушка в распылительной сушильной камере жидкой краски с получением готового продукта.

Достоинства этого метода: возможность получения порошковых красок сушки (отверждения), формирование частиц правильной формы (близкой к сферической), высокая степень дисперсности и равномерное распределение компонентов в покрытии.Недостатки: склонность красок к слеживанию, приводящая к дефектам покрытия, повышенная огнеопасность и удорожание краски.

Среди термореактивных порошковых красок наиболее широко применяются эпоксидные (около 75% всех термореактивных красок). В сравнении с термопластичными они отличаются лучшей адгезией, термостойкостью, повышенной твердостью, блеском, более высокой химической стойкостью. Покрытия на их основе характеризуются повышенной влагостойкостью, устойчивостью к перепаду температур, способностью к сохранению электроизоляционных свойств.

Весьма перспективны в практическом плане полиакриловые порошковые термореактивные краски на основе глицидил и карбоксилсодержащих сополимеров и других сложных составов. Они формируют покрытия с высокой атмосферо- и щелочестойкость.

Среди термопластичных красок в странах СНГ используются поливинилхлоридные порошковые краски. Поливинилбутиральные краски образуют покрытия с высоким блеском, хорошей адгезией, бензо-, маслостойкие. Их можно эксплуатировать внутри помещений.Недостатки: невысокая термостойкость (до 70ºС), эластичность и химическая стойкость покрытий.

Поливинилхлоридные порошковые краски образуют покрытия, отличающиеся масло-, бензо- и химической стойкостью, кроме того меньшей стоимостью по сравнению с другими порошковыми красками.

Порошковые краски применяются в различных областях народного хозяйства. Например, эпоксидные – для защиты изделий электротехнической и радиоэлектронной промышленности (электродвигателей, конденсаторов, трансформаторов, электроприборов и др.) для защиты химического оборудования, деталей мотоциклов, автобусов, тракторов, магистральных трубопроводов, для покрытия рулонного металла. Поливинилхлоридные – для защиты трубопроводов, ирригационных сооружений, электробытовых приборов, деталей насосов и других изделий.Покрытия полиакрилатными порошковыми красками характеризуются высокой атмосферо- и химической стойкостью, поэтому их используют в автомобилестроении, электротехнической промышленности и приборостроении.Полиамидные порошковые краски применяются для защиты узлов трения машин и механизмов.

 

Масляные и алкидные краски

Масляные краски – это суспензии алкидов или их смесей с наполнителями в масляных алкидах, а алкидные краски – в алкидных олифах (глифталевых и пентафталевых). Из олиф, входящих в состав масляных красок наибольшее применение в качестве пленкообразующих находят комбинированные олифы и олифы оксоль, несколько реже используют натуральные, олифа К–СКДП, нефтеполимерные и др.

В состав масляных красок входят: неорганические (белила цинковые, литопон, двуокись титана, кроны свинцовые, лазурь железная, ультрамарин, железо – окисные мумия, сурик железный и др.) и органические (фталоцианиновые и азопигменты) пигменты, наполнители (барит, тальк, мел), сиккативы и добавки (лецитин, поверхностно-активные вещества).

Масляные и алкидные краски производятся в густотертом и готовом к применению виде. Процесс получения густотертых красок включает следующие стадии: приготовление замеса; перетир (диспергирование) замеса на краскотерочной машине; съем тертой краски с фартука краскотерочной машины и расфасовка. Поступающие в замесочную машину олифа, пигмент и наполнитель после перемешивания образует замес, который выгружают в дежу  и подвозят на тележке к краскотерочной машине, из которой после перетира густотертая краска расфасовывается в тару.

Пастообразные густотертые краски содержат минимальное количество олифы, которое соответствует критической объемной концентрации пигментов, и обеспечивает полное смачивание всех частиц пигмента и образование комка.

Готовые к применению краски (жидкотертые) содержат большое количество олифы, соответствующее маслоемкости второго рода, чтобы создать консистенцию, позволяющую наносить краски кистью на окрашиваемую поверхность.

По назначению краски подразделяют на две группы: для наружных и внутренних работ. Причем краски для наружных работ пригодны также и для внутренних.

По цвету краски подразделяют на белила (белого цвета), цветные и черные.

При обозначении масляных и алкидных красок, состоящих из одного пигмента (белого или земляного) в начале названия указывают наименование пигмента, а в остальных случаях употребляется слово «краска». Для обозначения марок густотертых и готовых к применению красок приняты одинаковые буквенные и цифровые индексы только с той разницей, что для густотертых красок впереди цифрового индекса помещают цифру «0». Буквенные индексы МА, ГФ, ПФ – означают соответственно масляные, глифталевые и пентафталевые; цифра 1 – краска для наружных работ; 2 – краска для внутренних работ; последняя цифра обозначения указывает вид олифы, на которой затерта краска.

Буква «н» в конце цифрового индекса указывает, что краска содержит наполнитель. Для цветных красок в конце указывают цвет краски, например, МА–11 желтая: краска масляная, готовая к применению, для наружных работ на натуральной олифе желтого цвета.

Масляные краски выпускаются в значительно большем объеме, чем алкидные.