ЛАКИ І ФАРБИ: роблять неможливе можливим

30 Червня 2010

           Серед людей існує така думку, що ремонт в квартирі або будинку схожий на стихійне лиху. Оновлення житла так само неминуче, як схід сонця або настання Нового року. Інше питання, як провести ремонт з мінімальними для себе втратами. Значить, потрібно зібрати якомога більше інформації про ті чи інші матеріалах і інструментах, за допомогою яких ви хочете провести якісний ремонт. Один з найнеобхідніших матеріалів, який використовується при ремонті - це лаки і фарби.

       Дисперсні системи - це мікронеоднорідних системи, що складаються з двох більшого числа фаз, одна з яких - дисперсна фаза - володіє досить високою дисперсністю і розподілена в іншій фазі (у навколишньому дисперсійному середовищі) - газ, рідини або твердому тілі - у вигляді дрібних частинок.

         Дисперсністю називається ступінь роздробленості речовини на частки. Чим дрібніше частинки, тим більше дисперсність. На практиці розмір часток дисперсних систем знаходитися в межах від 0,001 до 0,00001 див

До дисперсія відносяться:

Суспензії - системи, в яких частки твердої фази розподілені в рідкому середовищі у зваженому стані. Суспензія є готові фарби, шпаклівки.

Емульсії - системи, в яких найдрібніші крапельки рідкої фази розподілені в рідкому середовищі. Прикладом може служити емульсії молоко.

Справжні розчини - системи змінного складу з двох і більше компонентів. Розчин називається істинним тому, що речовини дійсно і мимовільно розчиняються у відповідному розчиннику з утворенням гомогенної (однорідної) системи. До істинним розчинів відносяться, наприклад, розчини у воді соди, спирту, кислот.

Лак являє собою розчин плівкоутворюючих речовин органічних розчинниках або воді з введенням добавок (сикативів, пластифікаторів, затверджувачів), який утворює після висихання тверду, прозору, однорідну плівку, міцне зчеплення з поверхнею. Лаки додають поверхні декоративний вигляд і створюють захисні покриття.

Фарби - це суспензія пігментів або їх суміші з наповнювачами в оліфі, емульсії, латексі, що утворюють після висихання однорідну не прозоро тверду забарвлену плівку.

Емаллю називається суспензія пігментів або їх суміші з наповнювачами в лаку з веденням сикативів, розчинників і інших добавок, що утворюють після висихання не прозоро тверду забарвлену плівку.

Грунтовка - суспензія пігментів або суміші пігментів і наповнювачів у сполучному речовині. Утворює після висихання однорідну не прозоро плівки з хорошою адгезією до підкладки (адгезія - прилипання, зчеплення). Грунтовки утворюють нижні шари покриттів, створюючи надійне зчеплення верхніх шарів покриття з офарблює поверхнею. Крім того, вони захищають метал від корозії, виділяють структуру деревини, закривають пори матеріалу, вирівнюють і створюють однорідну поверхню перед фарбуванням.

Шпаклівка (шпатлевочная маса) - густа, в'язка маса, що складається з пігментів, наповнювачів або їх суміші в оліфі, лаку або іншого зв'язку речовині з введенням добавок або без них, що наноситься для заповнення нерівностей і заглибин, згладжування нерівностей поверхні, що фарбується.

Існують також рідини для зняття, видалення старих лакофарбних покриттів, пасти полірувальні, шліфувальні, ущільнювальні, склади поліруючі нейтралізуючі, мийні, а також замазки, ущільнювачі, прискорювачі, отверджувачі, мастика.

                З кожним роком до ЛФМ і покриттів на їх основі пред'являються все більш жорсткі вимоги у зв'язку з появою нових технологій у промисловості, будівництві і формуванням сучасних естетичних смаків у споживача. Це стосується в рівній мірі як захисних, так і декоративних властивостей покриттів, які визначаються фізико-хімічними показниками всіх компонентів рецептури лакофарбової і в першу чергу пленкообразователя і пігменту. В значній мірі змінити властивості покриттів можна хімічною модифікацією або введенням іншого (як правило, більш дорогого) пленкообразователя, але це дорогий і трудомісткий шлях (зміна пленкообразователя призводить, наприклад, до необхідності заміни інших компонентів у композиції).

           Більш простий і (що найголовніше) більше ефективний шлях регулювання властивостей ЛКМ - введення в рецептуру в невеликих кількостях різних добавок. В деяких випадках застосування добавок є єдиним шляхом досягнення необхідних властивостей.

            Пігменти - сухі фарбувальні речовини, неорганічні або органічні, природні або штучні, діспергіруемие в плівкоутворюючих речовинах для додання фарбам, емалями, грунтовка, шпаклівка кольору і непрозорості. Пігмент повідомляє лакофарбовому покриттю певні механічні властивості, стійкість до впливу води, світла і атмосферних впливів. Найбільш широке поширення в лакофарбової промисловості одержали неорганічні пігменти, одержувані хімічною обробкою руд, металів і мінералів (синтетичні) і земляні пігменти (природні) - сурик залізний, охра. Органічні пігменти застосовують в меншому обсязі, до них відноситься пігмент червоний, фталоціаніновий блакитний і зелений.

           Наповнювачі - неорганічні природні або синтетичні речовини, що застосовуються для поліпшення малярно-технічних і експлуатаційних властивостей покриттів і економії пігментів. Природні неорганічні отримують шляхом подрібнення, збагачення, термічної обробки гірських порід та мінералів. Синтетичні неорганічні наповнювачі отримують в результаті хімічних реакцій за складною технологією. Наповнювачі - це порошки з низькою покривістістю фарбувальної здатністю, вони надають матеріалами міцність, атмосферостійкість та ін властивості. Наповнювачами служать крейда. Каолін, слюда, тальк, хімічно обкладена крейда та ін

          Розчинниками й розбавники є летючі органічні рідини, що застосовуються для розчинення плівкоутворюючих речовин, а також для розбавлення лакофарбових матеріалів до робочої в'язкості перед нанесенням на офарблює поверхню. До розчинників відносяться уайт-спірит, ацетон, ксилол, спирт, вода та ін

          Сполучні речовини - рідкі або доведені до рідкого стану тверді матеріали, які після висихання зв'язують між собою частки пігментів і наповнювачів і утворюють плівку, міцно зчіплюється з офарблює поверхнею.

           Плівкоутворювальні речовини відповідальні за створення плівки, адгезію її до поверхні офарблює предмета, утримування всередині шару покриття часток пігменту і наповнювача. Крім цього, гарне плівкоутворювальна речовина забезпечує покриттю водонепроникність, але в той же час дозволяє йому "дихати", перешкоджає розмноженню мікроорганізмів, не будучи отруйним для людини, затримує ультрафіолетові промені, само при цьому, не руйнуючись і т. д.

             Технологічні добавки (т. н. Аддитивів) - це компоненти, які прискорюють, інтенсифікують, полегшують такі процеси, як диспергування пігментів, змочування підкладки, усунення поверхневих дефектів, затвердіння на стадіях виготовлення, транспортування, зберігання фарб і формування покриття. Аддитивів також іноді називають "малими добавками", "функціональними добавками" і т. д., так як вони працюють при незначному вмісті - від 0,02 до 3-5% (залежно від призначення). До аддитивів відносять сикативи, диспергатори пігментів, емульгатори, неногасітелі та ін

         Позначення основних лакофарбових матеріалів складаються з п'яти груп буквено-цифрових знаків для емалей, фарб, грунтовок, шпаклівок і чотирьох груп знаків для лаків.

        Перша група знаків позначення вид матеріалу і складається зі слова, наприклад "емаль", "лак" і т. д.

        Друга група знаків позначення визначає плівкоутворювальна речовину (рід смоли, сополімеру, оліфи) і позначаються двома літерами. Наприклад, МА, ПФ, БТ.

        Третя група знаків характеризує переважне призначення лакофарбового матеріалу і позначається цифрою.

          Четверту групу знаків грунтовок, напівфабрикатний лаків і масляних фарб густотертих позначають цифрою 0, шпаклівок - цифрами 00.

         П'ята група позначення визначає привласнений матеріалу порядковий номер і складається з однієї, двох або трьох цифр.

         На практиці прийнято також підрозділяти лакофарбові покриття на групи і по додаткових ознаках, наступним чином: - по прозорості утворюваних плівок - прозорі (лаки, оліфи) і непрозорі (фарби, емалі, грунтовки) - за ступенем блиску - глянсові, напівглянсові, напівматові, матові, глибоко матові; - за умовами сушки - холодної сушки і гарячої сушки; - за методом нанесення - кистьові, пульверізаціонние; - по послідовності нанесення шарів і типом покриття - просочувальні, грунтувальні, проміжні та покривні; - за цільовим призначенням (споживчий ознака) - автомобільні, меблеві, для сільськогосподарських машин, приладів, верстатів і т. д. Після порядкового номера допускається буквений індекс, що характеризує особливості матеріалу. Наприклад, М - матовий, ПМ - напівматовий і т. д.

             Захисна та декоративна функції лакофарбних покриттів відомі дуже давно. З самого початку появи ЛКМ як самі матеріали, так і способи їх нанесення постійно удосконалюються. ЛКМ почали широко застосовуватися в самих різних областях вже в дев'ятнадцятому столітті. За минулий час асортимент ЛКМ різко змінився: від натуральних фарб постійно перейшли до матеріалів на синтетичній основі, органоразбавляемым, з високим сухим залишком, порошковим і т.д. простежимо еволюцію методів забарвлення.

       Першим і найпростішим методом нанесення фарби є кисть. На жаль, пензель, крім безперечних достоїнств, має багато недоліків, перш за все невелику швидкість забарвлення (близько 10м2/час).

         Використання валика замість пензля дозволяє в значній мірі підвищити швидкість забарвлення, зокрема великих і плоских поверхонь, але з його допомогою важко або навіть неможливо виробляти забарвлення швидкосохнучий лаками або матеріалами, що мають в'язкість більше 120 сек.

           Перший крок на шляху помітного збільшення швидкості забарвлення і поліпшення декоративних властивостей лакофарбних покриттів зроблений в 1866 році і пов'язаний зі створенням пневматичного розпилення рідин. На практиці технологія забарвлення набула поширення лише в 20-ті роки минулого сторіччя. Тоді виявилося, що пневматична розпорошення дозволяє наносити нітроцелюлозні лак і інші швидковисихаючі матеріали, тобто всі барви, які важко наносити кистю. Практично у всіх пістолетах для пневматичного розпилення повітря, пересуваючись зі швидкістю близько 30 м / сек, викликає розрив потоку рідини на краплі діаметром 40-120 мкм, що дозволяє фарбувати зі швидкістю 30м2/час. Проте в процесі застосування пневматичного розпилення досить швидко виявилися негативні сторони: великі втрати ЛФМ, що збільшуються із зростанням швидкості повітря в пістолеті, що сприяло також зменшенню діаметру краплі, труднощі при нанесенні високов'язких матеріалів, висока емісія парів розчинників.

        Здавалося б, що з-за цих недоліків слід було б відмовитися від пневматичного розпилення. Проте цього не сталося і, напевно, ніколи не станеться, т. к. пістолет для пневматичного розпилення є незамінним знаряддям роботи: з його допомогою можна наносити тонкошарове декоративне покриття, використовуючи мінімальну кількість фарби, особливо при застосуванні сопла з регульованим кутом і діаметром потоку.

       Необхідність обмеження емісії розчинників в атмосферу, що диктується сучасним законодавством з охорони навколишнього середовища, сприяла інтенсифікації пошуків нових шляхів забарвлення. Для нанесення високов'язких фарб великий розвиток отримала гідродинамічна технологія забарвлення - безповітряний розпорошення, яка була відома вже в 30-ті роки двадцятого століття.

          Забарвлення методом безповітряного розпилення - складний процес, що вимагає високої кваліфікації оператора. Ця технологія відрізняється від пневматичного розпилення, де фарба наноситься смугами, які тільки в невеликому ступені перекривають один одного. При безповітряному розпиленні необхідно хрестоподібна ведення пістолета. Висока продуктивність гідродинамічної забарвлення (200-400 м2/час) ефективна при фарбуванні великих поверхонь (наприклад бортів або палуб судів), але незручна при фарбування невеликих елементів або при необхідності приватної зміни офарблюються поверхонь.
Забарвлення за допомогою закону фізики та ін

        Забарвлення виробів в електричному полі високої напруги заснована на використанні електричних сил для дроблення, переміщення і осадження заряджених часток ЛКМ на Фасади будинків набагато красивіше в цветеокрашіваемой поверхні. Основні стадії процесу забарвлення: подача ЛКМ в краскораспиляющее пристрій і дроблення за рахунок енергії стисненого повітря, дії відцентрових сил і сил електричного поля, переміщення заряджених часток до заземленого виробу, осадження на його поверхні.

         Нанесення ЛКМ в електричному полі - один з найбільш економічних методів забарвлення. Завдяки дії електричного поля на переміщення часток розпорошеного матеріалу вони найбільш повно (до 80% і більше) осідають на поверхні, що фарбується. Цей метод має суттєві недоліки: підвищені вимоги до ЛФМ (не можна наносити матеріали підвищеної в'язкості, а також ЛФМ, що містять в якості наповнювачів металеві порошки), обережно підходити до водорозчинні фарбам: складне і дороге устаткування.

        І, нарешті, зупинимося на методах нанесення фарби зануренням і струменевим обливом. Метод занурення у ваннах застосовується в основному при фарбуванні деталей автомобілів і тракторів. Безперечні переваги цих методів: простота і невисокі витрати. Недоліки: неможливість забарвлення елементів з закритими або напівзакритими відсіками, труднощі забарвлення елементів з западинами, неможливість забарвлення складних за формою елементів, що перешкоджає отриманню покриття рівномірної товщини.

          При фарбуванні струменевим ЛКМ наносяться на поверхню виробів низьконапірних закінченням з багатьох сопел у вигляді потоків, що оздоблюють офарблює елемент. Цей метод характеризується таким же обмеженнями, як і метод занурення, і основне застосування знайшов при забарвленні нескладних елементів і гладких поверхонь, таких як двері і лижі. Досить істотне обмеження для обох методів - неможливість використання високих ЛФМ, тиксотропних або швидко окислюється.

Переклад - редакція Буднет