Назначение, виды и состав лакокрасочных материалов

Изготовление

Технологический процесс, с помощью которого получаются комплексные лакокрасочные покрытия, включает в себя несколько десятков различных операций, которые относятся к подготовке поверхности, нанесению лакокрасочного материала, сушке и проведению промежуточной обработки.

Выбор какого-то конкретного технологического процесса непосредственно зависит от типа используемых материалов, а также условий эксплуатации самой поверхности.

Помимо этого, учитываются форма и габариты объекта, на который они наносятся. Качество подготовки поверхности перед нанесением окраски, а также правильный выбор того, какое лакокрасочное покрытие использовать, значительно определяет адгезионную прочность материала, а также его долговечность.

Подготовка поверхности включает в себя очистку с помощью ручного или же механизированного инструмента, дробеструйную или пескоструйную обработку, а также обработку с использованием различных химических средств, которая подразумевает ряд операций:

– Обезжиривание поверхности. К примеру, это касается обработки специализированными водными растворами или же смесями, в которые входят ПАВ и прочие добавки, органическими растворителями или специализированными эмульсиями, включающими в свой состав воду и органический растворитель.

– Травление. Полное удаление ржавчин, окалин, а также других продуктов коррозии с защищаемой поверхности. В преимущественном большинстве случаев данная процедура осуществляется уже после того как была проведена проверка лакокрасочного покрытия автомобиля или других изделий.

– Нанесение конверсионных слоев. Оно предусматривает изменение изначальной природы поверхности и довольно часто используется при необходимости создания комплексных лакокрасочных покрытий с большим сроком службы. В частности, сюда входит фосфатирование и оксидирование (в преимущественном большинстве случаев электрохимическим методом на аноде).

– Формирование металлических подслоев. Сюда входит цинкование и кадмирование (в основном с использованием электрохимического метода на катоде).

Обработка поверхности с использованием химических средств в основном осуществляется путем окунания или же обливания изделия специализированным рабочим раствором в условиях полностью автоматизированной или механизированной конвейерной окраски.

Вне зависимости от того, какие используются виды лакокрасочных покрытий, применение химических средств позволяет добиться высокого качества подготовки поверхности, но при этом предусматривает дальнейшую промывку водой и горячую сушку поверхности.

Краткий словарь терминов

Антисептики — специальные химические составы, обладающие противомикробным и фунгицидным (противогрибковым) действием.

Аэрозоль — готовая к применению эмаль, помещённая в специальную аэрозольную упаковку (аэрозольный баллончик).

Краска — однородная суспензия пигмента или их смеси в плёнкообразующих веществах, дающая после высыхания однородную непрозрачную пленку. Краски могут содержать наполнители, растворители, пластификаторы, сиккативы, отвердители и др.

Эмаль — суспензия пигмента или их смеси с наполнителями в лаке, образующая после высыхания непрозрачную твёрдую защитную и декоративную плёнку с разной фактурой и степенью блеска. Эмали бывают масляные, алкидные, эпоксидные, нитроцеллюлозные и др.

Лак — раствор плёнкообразующих веществ в органических растворителях, образующий после высыхания твердую прозрачную однородную плёнку.

Грунтовка — суспензия пигмента или смеси пигментов с наполнителями, наносимая на окрашиваемую поверхность и образующая после высыхания однородную непрозрачную плёнку с хорошим сцеплением с поверхностью, обеспечивающая качественное нанесение финишного слоя краски.

Праймер — грунт для выравнивания цвета основы и увеличения адгезии (то есть прилипания слоёв краски к основанию), очень близок к грунтовке.

Шпатлёвка — густая вязкая масса, состоящая из смеси пигментов и наполнителей, диспергированных в плёнкообразующем веществе. Шпатлёвки применяются для заполнения неровностей, заделывания трещин, выбоин и шероховатостей поверхности.

Связующее (или основа) — компонент, образующий после высыхания лакокрасочного материала твёрдую, эластичную или рыхлую плёнку с определёнными свойствами.

Растворитель — жидкость, используемая для разбавления лакокрасочного материала до нужной консистенции.

Пигмент — химическое вещество, придающее лакокрасочному материалу цвет.

Наполнитель — компонент лакокрасочного материала, придающий ему нужную вязкость и большую толщину образующейся при высыхании плёнки.

Добавка — химическое соединение, придающее лакокрасочному материалу дополнительные свойства (матовость или глянец, высокую растекаемость или тиксотропность и т. п.).

Сиккатив — катализатор, ускоряющий высыхание лакокрасочного материала, содержащего растительные масла (например, олифу).

Отбеливатели — специальные отбеливающие защитные средства для очистки древесины от деревоокрашивающих плесневых и грибных налётов, препараты для осветления потемневшей древесины.

Эмульсия — дисперсная система, состоящая из мельчайших капель жидкости, распределённых в другой жидкости (например, масло в воде).

Тиксотропия — способность дисперсных систем восстанавливать исходную структуру, разрушенную механическим воздействием.

Тиксотропные краски — это краски, не дающие потеков.

Укрывистость — расход краски на 1 кв.м. покрытия.

Свойства лакокрасочных систем

К основным свойствам жидких лакокрасочных систем (прозрачных и непрозрачных) относятся:

• химические (массовая доля нелетучих и летучих веществ, содержание отдельных компонентов, кислотное число, рН и др.);
• физико-химические (плотность, вязкость, продолжительность высыхания, укрывистость и т.д.);
• малярно-технологические (сорность, степень перетира, наносимость, розлив, растекаемость, и т.д.).

К основным свойствам лакокрасочных покрытий (пленок) относятся:

• декоративные (цвет, блеск, внешний вид);
• физико-механические (адгезия, твердость, эластичность пленки, прочность при растяжении и изгибе, ударная прочность, износостойкость);
• защитные (устойчивость к атмосферным воздействиям, светостойкость, стойкость к перепаду температур, термостойкость, морозо-, тропико-стойкость и др.);
• малярно-технические (способность шлифоваться, полироваться);
• электроизоляционные (электрическая прочность, удельное электрическое сопротивление, тангенс угла диэлектрических потерь);
• химические (влаго-, водостойкость, масло-, бензостойкость, стойкость к действию кислот, щелочей, растворов солей, агрессивных газов и других химических реагентов).

Специфическими свойствами должны обладать так называемые специальные ЛКМ и покрытия (например, токопроводностью, стойкостью к глубокому холоду и высоким температурам, открытому пламени , рентгеновским и другим видам излучений и др.).

Важнейшее значение имеет контроль качества в процессе производства и выпуска готового лакокрасочного материала, а также при окраске изделий. Существует общепринятая в нашей стране система обозначений лакокрасочных материалов (ЛКМ), в которой находят отражение их свойства, назначение, условия эксплуатации. При выборе в магазине какой-либо краски или лака достаточно по нижеприведенным правилам расшифровать обозначение на банке, и вы будете точно знать, для чего этот лакокрасочный материал предназначен, где и как может использоваться.

Выпускаемые промышленностью ЛКМ подразделяются на основные, промежуточные и прочие:

• К основным видам ЛКМ относятся лаки, краски, эмали, грунтовки, шпатлевки.
• К промежуточным материалам, используемым преимущественно в качестве полуфабрикатов и полупродуктов, относятся олифы, сиккативы, смолы, растворы смол, разбавители и растворители.
• К прочим видам относятся вспомогательные и подсобные материалы — смывки, пасты, мастики, отвердители, ускорители, и т.п.

Основные лакокрасочные материалы классифицируют по двум признакам:

химическому составу (типу пленкообразующего) ПФ (пентафталевые), ГФ (глифталевые), ПУ (полиуретановые), МЛ (меламиновые), КО (кремнийорганические), ЭП (эпоксидные), ПЭ (подиэфирные), АК (акриловые), ХВ (перхлорвиниловые), ФП (фторопластовые), МА (масляные), БТ (битумные), КФ (канифольные), НЦ (нитроцеллюлозные), АЦ ( ацетилцеллюлозные) и т. п;

преимущественному назначению, т. е. по потребительскому признаку — автомобильные, электроизоляционные, фасадные, термостойкие и т. п. Каждому лакокрасочному материалу присваивают наименование и обозначение, состоящее из слов, букв и цифр.

Как наносятся жидкие покрытия?

После того как выбираются необходимые материалы, а также проверяется качество лакокрасочного покрытия, выбирается способ нанесения его на поверхность, которых существует несколько:

• Ручной. Применяется для проведения окраски различных крупногабаритных изделий, а также для проведения бытового ремонта и устранения всевозможных бытовых дефектов. В основном принято использовать лакокрасочную продукцию естественной сушки.
• валковый. Механизированное нанесение, которое предусматривает использование системы валиков. Применяется для нанесения материалов на плоские изделия, такие как полимерные пленки, листовой и рулонный прокат, картон, бумага и множество других.
• струйный. Обрабатываемое изделие проводится через специальную «завесу» из соответствующего материала. При помощи такой технологии может наноситься лакокрасочное покрытие машины, различного бытового оборудования и еще целого ряда других изделий, при этом для отдельных деталей чаще используется облив, в то время как наливом обрабатываются плоские изделия, такие как листовой металл, а также щитовые элементы мебели и другие.

Методы окунания и облива в преимущественном большинстве случаев принято использовать для того, чтобы наносить слои лакокрасочного покрытия на изделия обтекаемой формы, имеющие гладкую поверхность, если нужно окрасить их в один цвет.

Для получения лакокрасочных покрытий, имеющих равномерную толщину без каких-либо наплывов или подтеков, после окраски изделия в течение определенного времени выдерживают в парах растворителя, поступающих непосредственно из сушильной камеры

Здесь важно провести правильно определение толщины лакокрасочного покрытия

В лакокрасочной промышленности существуют общепринятые термины и определения основных видов материалов и их компонентов:

• Лакокрасочное покрытие (ЛКП) — покрытие, сформировавшиеся на поверхности изделия после нанесения на нее одного или нескольких слоев ЛКМ и обладающее достаточной адгезией к подложке;
• Лак — раствор пленкообразующих веществ в органических растворителях или в воде, образующий после отверждения (высыхания) твердую, однородную и прозрачную пленку;
• Эмаль — суспензия пигментов или их смесей с наполнителями в лаке, образующая после высыхания непрозрачную твердую пленку с различным блеском и фактурой поверхности. По степени блеска эмали подразделяются на: глянцевые, полуглянцевые, матовые, полуматовые;
• Краска — суспензия пигментов или их смесей с наполнителями в олифе, эмульсии, латексе или другом пленкообразующем веществе, образующая после высыхания непрозрачную, однородную пленку. Краски подразделяются на: масляные (на основе олифы), водоэмульсионные (на основе водных дисперсий синтетических полимеров);
• Грунтовка — суспензия пигментов или смеси пигментов с наполнителями в пленкообразующем веществе, образующая после высыхания непрозрачную пленку с хорошей адгезией к подложке. Кроме того они защищают металл от коррозии.
• Шпатлевка — вязкая пастообразная масса, состоящая из смеси пигментов, наполнителей и пленкообразующего вещества и предназначенная для заполнения неровностей и углублений окрашиваемой поверхности.
• Олифа — пленкообразующая жидкость — продукт переработки растительных масел с введением сиккативов для ускорения высыхания. Химический состав лакокрасочных материалов.

Деление ЛКМ в зависимости от применения и вида

Для проведения определенных работ краска должна иметь соответствующий набор характеристик, по этим признакам они делятся на следующие группы:

Интерьерные – их назначение внутренние работы, т.е. квартиры, офисы, подвалы и прочее. Основное требование к таким краскам – экологичность, воздухопроницаемость, стойкость при сухом истирании и простота использования. С помощью матовых — скрываются мелкие недостатки, а при окраске глянцевыми красками фактура становится более выразительной. В качестве интерьерных отлично подходит использование водно-дисперсионных, латексных и водоэмульсионных представителей ЛКМ.

Фасадные – краски для наружных работ, а это кровля, окна, заборы, двери и прочее. Они так же используются в очень влажных и холодных помещениях. Таким краскам необходимо обладать устойчивостью к влаге, температурным перепадам, осадкам и способностью пропускать пар. Акрилатная, силиконовая и силикатная краски – самые распространенные представители фасадных красок.

Универсальные – могут применяться и снаружи и внутри зданий.

Для полов – должны легко переносить сухое истирание, быть экологичными, отвечать всем гигиеническим требованиям, а так же противостоять влиянию различных нагрузок. Выпускают специальные краски, которые предназначены для полов из бетона, из металла, из дерева, акцентируя необходимые свойства для той или иной поверхности. Кстати, самым лучшим вариантом такой краски является алкидная эмаль.

Для ванных комнат – безусловно, основные свойства таких красок это — влагостойкость, устойчивость к плесени и бактериям и экологичность. Такие краски так же должны легко чиститься и мыться. Для работ непосредственно по окрашиванию ванны лучше всего применить эпоксидную эмаль, при нанесении на стены отлично подойдет водоэмульсионная краска.

Существуют так же специальные краски, это:

Антикоррозийная – уже из названия следует, что предназначена такая краска прежде всего для защиты металлов. Ее признаки — технологичность, химическая устойчивость, простота нанесения. Как правило, имеет высокую стоимость. Представлена акрилатными, водоэмульсионными, латексными и водно-дисперсионными материалами.

Декоративная – служит для эстетических задач, создавая уникальное оформление пространства. Такая краска может применяться как имитация металла, шелка, камня и др. Обязательное условие – ее экологичность и легкость использования. Отлично подходят для такой функции разновидности акриловой краски.

Жаростойкая – ей окрашивают печки, батареи, трубы, столбы, радиаторы, а так же прочие поверхности из металла, находящиеся в неблагоприятной среде под действием сверхвысокой температуры и ультрафиолета. К жаростойким краскам могут принадлежать представители акриловых красок.

Экологическая – выпускается сравнительно недавно. Имеет так же название «зеленая». У такой краски отсутствуют какие-либо вредные испарения, так как производители исключают все компоненты, оказывающие негативное влияние. Используют для окрашивания помещений предназначенных для детей либо больных. Обозначаются специальным знаком.

Мы разобрали только самые основные сведения о красках и их представителях. Мир красок богат и разнообразен, поэтому знакомство с ним следует обязательно продолжить.

Таблица 1. Классификация ЛКМ по роду плёнкообразующего вещества.

Род плёнкообразующего вещества	Условное обозначение	Род плёнкообразующего вещества	Условноеобозначение
Масляные	МА	Перхлорвиниловые	ХВ
Пентафталевые	ПФ	Меламиноалкидные	МЛ
Нитроцеллюлозные	НЦ	Полиакриловые	АК
Глифталевые	ГФ	Каучуковые	КЧ
Битумные	БТ	Сополимерно-стирольные	СС
Масляно-стирольные	МС	Полиуретановые	УР
Шеллачные	ШЛ	Сополимерно-винилхлоридные	ХС
Этрифталевые	ЭТ	Фенольные	ФЛ
Полиэфирные	ПЭ	Эпоксидные	ЭП
Мочевиноформальдегидные	МЧ	Алкидно-акриловые	АС
Кремнеорганические	КО	Канифольные	КФ

Таблица 2. Классификация ЛКМ по назначению.

Атмосферостойкие	1	Маслобензостойкие	6
Ограниченноатмосферостойкие	2	Химически стойкие	7
Консервационные	3	Термостойкие	8
Водостойкие	4	Электроизоляционные	9
Специальные	5

Виды лакокрасочной продукции

Лакокрасочные материалы разделяют по составу и назначению.

Выделим пять основных видов.

1. Лак. – Химический раствор, содержащий плёнкообразующие компоненты, которые, высохнув, преобразуются в однотипное, прочное, просвечивающее (кроме лаков на битумной основе) покрытие, защищающее поверхность от повреждений и придающее ему блеск.
2. Краска. – Смесь пигментированных частиц в плёнкообразующих компонентах. После испарения остаточных жидкостей получается глянцевое покрытие.
3. Эмали. – Паста из пигментированных частиц, лаковых наполнителей, по мере высыхания преобразует глянцевую прочную плёнку, разнообразной по блеску и технологическим характеристикам.
4. Грунтовки. – Пигментированная паста с наполняющими и плёнкообразующими элементами, после испарения избыточной влаги превращается в монолитное, глянцевое покрытие.
5. Шпатлёвки. – Наполнительный состав плёночных преобразователей и пигментированных веществ, густая, соусообразная смесь, используется для выравнивания поверхностных неровностей, и доведение до монолитной фактурности.

Характеристики полимерно-порошкового покрытия

• толщина покрытия 60…80мкм; • высокая устойчивость к ультрафиолетовому излучению; • минимальный радиус изгиба — 1T; • возможность окраски в любой цвет. • повышенная устойчивость к механическим повреждениям, что гарантирует сохранность внешнего вида на протяжении всего срока службы окрашенного металла. • повышенная прочность на удар, изгиб, истераемость • высокая адгезия с окрашиваемой поверхностью • высокая антикоррозионная стойкость к воздействию влаги, растворов щелочей и кислот, органических растворителей • широкий рабочим диапазоном от -60 град. С до +150 град. С • непревзойденные эстетические характеристики: повышенная толщина полимерного покрытия позволяет маскировать незначительные дефекты поверхности. Кроме того, у полимерной краски существуют множество поверхностных эффектов, которые позволяют добиваться безупречного внешнего вида готовых изделий без утомительной и долгой подготовки.

Порошково-полимерное покрытие устойчиво к атмосферной коррозии и может уверенно эксплуатироваться в условиях:

• промышленной атмосфере средней агрессивности сроком до 30 лет; • слабоагрессивной атмосферы сроком до 45 лет; • приморской городской атмосферы средней агрессивности сроком до 15 лет.

Порошково-полимерное покрытие успешно проходит коррозийные испытания в соответствии с ГОСТ 9.308-85 в камере влажности (имитация слабоагрессивной атмосферы при относительной влажности 98 % и температуре в камере 40 оС), в камере сернистого газа (имитация промышленной атмосферы средней агрессивности при относительной влажности 98 %, температуре в камере 40 оС и воздействии SO2 концентрация – 0,75 г/м3) и в камере соляного тумана (имитация приморской атмосферы (периодическое распыление 3%-ного раствора NаCl при относительной влажности 98% и температуре в камере 40 оС).

Также определена адгезия покрытия методом решетчатого надреза по ГОСТ 15140 «Материалы лакокрасочные. Определение адгезии», в результате чего выявлены нулевые показатели отслаивания покрытия до и после испытаний в агрессивной среде. После выдержки в камерах сернистого газа и соляного тумана повреждений в слоях лакокрасочного покрытия не выявлено. Исследования внешнего состояния поверхности деталей во время и после испытаний проводились визуально и методом оптической фрактографии с использованием бинокулярного микроскопа в соответствии с ГОСТ 9.407-84 «ЕСЗКС. Покрытия лакокрасочные. Методы оценки внешнего вида».

Специальные покрытия

Чтобы получить многослойное защитное покрытие, принято наносить сразу несколько слоев материала различных видов, при этом у каждого слоя есть своя конкретная функция.

Прибор для проверки лакокрасочного покрытия применяется для того, чтобы убедиться в таких свойствах нижнего слоя, как обеспечение первичной защиты, адгезия к подложке, замедление электрохимической коррозии и других.

Покрытие, которое отличается максимальными защитными характеристиками, должно включать в себя несколько основных слоев:

• шпатлевка;
• грунтовка;
• фосфатный слой;
• от одного до трех слоев эмали.

В некоторых случаях, если прибор для проверки лакокрасочного покрытия показал неудовлетворительные значения, дополнительно может наноситься лак, при помощи которого обеспечиваются более эффективные защитные свойства, а также некая декоративность. При получении прозрачных покрытий лак принято наносить непосредственно на ту поверхность изделий, которой требуется обеспечение максимальной защиты.

Преимущества и отличия полимерных порошковых покрытий от традиционных красок

Порошково-полимерное окрашивание отличается:

• высокой скоростью окрашивания; • отсутствием обязательного второго окрашивания и предварительного грунтования; • экономичностью покраски; • широким диапазоном толщины покрытия и высокой адгезией; • краска не оставляет потеков на вертикальных поверхностях; • выделяется устойчивостью к изгибам и ударам; • устойчиво к коррозии и истиранию; • проявляет высокую сопротивляемость атмосферным явлениям и химии; • устойчиво к перепадам температур; • открывает возможности для создания покрытий, которые обладают современными электроизоляционными, химическими, физико-механическими и защитно-декоративными свойствами; • декоративностью покраски; • экологичностью покрытия, потому как токсичные и огнеопасные растворители отсутствуют, что устраняет проблему техники безопасности и охраны окружающей среды.

Министерство Здравоохранения сертифицировало порошковые краски, потому порошково-полимерное покрытие становится особенно привлекательным и используется в производстве медицинской и пищевой техники, бытовых приборов.

Алкидные смолы

Среди плёночных преобразователей, смолы на алкидной основе прочно удерживают лидерство, как в нашем, так и в мировом лакокрасочном производстве. Эти полиэфирные средства имеют сложную составляющую структуру.

Классификация алкидных смол делается на основе количества спирта, используемого для их создания.

Для хорошей растворимости, что придаёт лакокрасочному покрытию водостойкость и эластичность, алкидную смолу разбавляют жирной кислотой или маслом на растительной основе. Количество масла может составлять больше половины полученной смеси. В корреляции от процента содержащегося масла, меняются технологические параметры, отвечающие за образование предохранительной плёнки при окрашивании.

Также от сорта применяемого масла зависит светостойкость лакокрасочных материалов. Такие параметры применяются в производстве лака и краски с алкидной основой. Исключением является грунтовочная паста, для её выработки используются масла с другим содержанием жира, так как грунтовочная смесь служит соединяющей прослойкой и светостойкость ей не нужна.

Сегодня собой популярностью пользуются водорастворяемые лакокрасочные материалы. Их очевидное преимущество на фоне красок и лаков с химико-органической основой, безвредность для организма человека и пожаробезопасность.

Водораставоряемые смолы с алкидной составляющей используют для производства водных эмульсионных эмалей и грунтовочных смесей. Смолы с глифталевой составляющей с добавлением органических растворителей используются при изготовлении шпатлёвки, грунтовочных смесей и эмалевых продуктов для работ в помещениях, и отличаются слабым запахом. Смолы с пентафталевой составляющей идут на приготовление лака и эмали, которые используются на открытом пространстве.

Лакокрасочная продукция – тенденции будущего развития!

Поэтому лакокрасочная продукция – это уникальный комплекс химических и природных веществ, используемый не только для выполнения отделочных работ любого уровня сложности. К тому же подобные материалы используются в качестве вспомогательных элементов при выполнении отделочных работ внутри и снаружи помещения.

Различий между товарами данной категории присутствует множество. Начиная от маркировки продукции и вплоть до её назначении, а так же дальнейшего применения. Однако между такими, на первый взгляд различными продуктами есть все же небольшое сходство. Все товары объединяются между собой уникальным свойством создавать защитное покрытие, предохраняющее поверхность от повреждений.

В основе любого лакокрасочного материала присутствует специально разработанное вещество, способное образовывать защитную плёнку. Не все химические элементы могут вступать в реакцию с подобными им смесями, подарив поверхности прочное покрытие, выполняющее функцию вспомогательного материала.