Связующие вещества, растворители и разбавители. Красочные составы
Связующие вещества, растворители и разбавители
Связующие (пленкообразующие) вещества в красочных составах «склеивают» частицы пигмента между собой и с окрашиваемой поверхностью, образуя тонкую пленку. Основные свойства красочных составов (удобонаносимость, скорость отвердевания, прочность и долговечность пленки) зависят в значительной мере от особенностей применяемого связующего. Здесь наблюдается некоторая аналогия с выбором неорганических вяжущих веществ в бетонах и растворах, свойства которых (удобоукладываемость, скорость твердения, прочность и стойкость) существенно зависят от свойств вяжущих.
В качестве связующих веществ в красочных составах используют олифы (обработанные растительные масла), полимеры (синтетические смолы, синтетические каучуки, производные целлюлозы) клеи (животные, растительные, искусственные), неорганические вяжущие вещества (известь, цемент, жидкое стекло). Для придания краскам требуемой рабочей (малярной) консистенции используют растворители и разбавители.
Образование лакокрасочной пленки («высыхание» связующего) происходит вследствие различных физико-химических процессов в зависимости от вида связующего.
Связующие вещества. Олифы являются связующим веществом для приготовления масляных красочных составов. Применяют олифы натуральные, полунатуральные и искусственные.
Натуральные олифы получают путем обработки нагреванием до 150...200°С («варки») растительных «высыхающих» масел (льняного, конопляного и др.) при непрерывном перемешивании. В масло добавляют небольшое количество (2...4 %) сиккативов (ускорителей отвердевания) — веществ, богатых кислородом (соли и оксиды марганца, кобальта и других металлов). Благодаря такой обработке олифа (жидкий продукт) сравнительно быстро (за 12...24 ч) высыхает (отвердевает) в тонком слое на воздухе, образуя эластичную необратимую пленку, нерастворимую в воде и маслах. Отвердевание олифы в тонких слоях на воздухе происходит вследствие окисления ее кислородом, сопровождаемого полимеризацией, поэтому термин «высыхание» олифы является условным. Масса и объем пленки несколько увеличиваются, что иногда (в толстом слое) может привести к отслоению пленки от основания.
Растворители и разбавители
Растворителями называют жидкости, применяемые для растворения полимерных связующих и придания малярной консистенции густотертым краскам. Они должны быть инертными по отношению к лакокрасочным материалам и к материалам окрашиваемых конструкций. Растворителями служат легко улетучивающиеся органические жидкости. Это большей частью углеводородные продукты: уайт-спирит, сольвент-нафта, ацетон, бензол, скипидар, дихлорэтан и др. Растворителем для клеевых красок и красок на основе минеральных вяжущих веществ является вода. При работе с растворителями необходимо соблюдать правила техники безопасности, так как пары растворителей могут быть токсичными или огнеопасными.
Разбавителями называют жидкости, не растворяющие пленкообразующие вещества, а служащие только для уменьшения вязкости красочных составов, т. е. их добавляют для придания краске удобонаносимости. Роль разбавителя выполняет олифа, добавляемая в густотертую масляную краску, или вода, вводимая в водоэмульсионные красочные составы.
Красочные составы, применяемые в строительстве, подразделяют в зависимости от используемых связующих красочные составы (краски) на: масляные краски, лаки; краски, изготовленные на основе полимеров; краски на основе минеральных вяжущих веществ; клеевые краски; эмульсионные краски.
Красочные составы
Масляные краски. Масляные красочные составы получают при тщательном растирании в краскотерках пигментов с олифой. Масляные краски представляют собой однородные суспензии, в которых каждая частица пигмента окружена адсорбированным на ее поверхности связующим веществом — олифой. Промышленность вырабатывает масляные краски двух видов: густотертые и готовые к употреблению.
Густотертые краски — это пасты с минимальным содержанием олифы. Перед использованием их нужно разбавлять до малярной консистенции олифой. Готовые к употреблению (окcид потертые) краски имеют вид жидкой массы и не нуждаются в разбавлении.
Диапазон применения масляных красок очень широк — наружная и внутренняя окраска по дереву, металлу, бетону и штукатурке. Нельзя наносить масляные краски на влажную поверхность. При выборе и применении масляных красок необходимо учитывать наряду с цветом потребность в олифе для густотертых красок, укрывистость и сроки высыхания пленки. Область применения масляных красок зависит от свойств пигмента и вида олифы.
Краски на основе полимеров. На основе полимеров изготовляют лаки, летучесмоляные, эмульсионные и полимерцементные краски. Особое значение приобрели лаки и краски на основе кремнийорганических соединений (силиконов). Большинство из них отличаются высокой атмосферостойкостью и термической стойкостью (например, кремнийорганические огнеупорные лаки выдерживают температуру 450...500 0С).
Лаками называют растворы смол (синтетических и природных) или битумов в летучих органических растворителях. При нанесении на поверхность тонкого слоя лака растворитель испаряется, лак высыхает, образуя твердую блестящую прозрачную пленку. В лакокрасочном покрытии лаковая пленка защищает красочные слои и придает окраске зеркальный блеск. Лаки обычно получают свое название от вида пленкообразующего вещества и реже от вида растворителя. В строительстве в основном используют приведенные ниже виды лаков.
Рис.1. Лакировка пола
Смоляные лаки — растворы синтетических смол (мочевиноформальдегидной, полиэфирной, полихлорвиниловой и др.) в органических растворителях. Их используют для отделки паркетных полов и защиты древесины и других строительных материалов от коррозии.
Масляно-смоляные лаки — растворы синтетических смол, модифицированные высыхающими маслами. Применяют для покрытий по дереву.
Битумные (асфальтовые) лаки — растворы битумов в органических растворителях. Эти лаки дают водостойкие пленки черного цвета. Их применяют главным образом для антикоррозионной защиты скобяных изделий, труб и других металлических деталей сантехнического оборудования. На солнце под влиянием ультрафиолетовых лучей свойства пленки быстро ухудшаются. При отрицательных температурах пленки битумных лаков становятся хрупкими. Для улучшения свойств таких лаков вводят высыхающие растительные масла.
Спиртовые лаки и политуры — растворы смол в спирте. Их применяют для полировки деревянных поверхностей и покрытия изделий из стекла и металла.
Летучесмоляные краски представляют собой готовые к употреблению суспензии пигментов в лаках (летучесмоляных составах). Образование красочной пленки происходит в результате испарения органического растворителя. При большом количестве связующего (смолы) в красках покрытия получаются глянцевые. Эти краски называют эмалями. Эмалевые краски объединяют в себе свойства красок и лаков. Из широкого ассортимента летучесмоляных красок, выпускаемых промышленностью, в строительстве наиболее часто применяют перхлорвиниловые, эфироцеллюлозные (нитролаки и эмали), хлоркаучуковые, алкидные, эпоксидные и карбамидные.
Летучесмоляные краски высыхают значительно быстрее масляных (в течение 2...8 ч), водостойки, некоторые из них обладают высокой атмосферостойкостью (например, перхлорвиниловые фасадные краски), коррозионной стойкостью (например, эпоксидные и хлоркаучуковые краски). Летучесмоляные краски дешевле масляных. Их широко применяют для наружной и внутренней окраски по штукатурке, бетону, дереву и металлу в зданиях II и III классов.
Недостатком всех летучесмоляных красок является то, что органический растворитель — ценный продукт при высыхании безвозвратно теряется. Некоторые растворители токсичны.
Эмульсионные (латексные) краски представляют собой пигментированные эмульсии или дисперсии полимера в воде. В их состав входят также эмульгаторы и некоторые вещества, улучшающие свойства красок. Эмульсионные краски выпускают в виде жидкой пасты, которую на месте работ разводят до малярной консистенции мягкой водой (жесткая вода может вызвать свертывание краски, что делает ее непригодной к употреблению). Эмульсионными красками окрашивают плотные, а также сильно пористые и влажные поверхности. Образование пленки происходит вследствие распада эмульсии при удалении воды, которая частично испаряется, а частично поглощается основанием. Образовавшаяся пленка обладает некоторой пористостью и благодаря этому является воздухо- и паропроницаемой. Влага постепенно испаряется через красочное покрытие, а его сцепление с основанием не ослабевает. Эти краски дают гладкие матовые покрытия, обладающие большой механической прочностью, свето- и водостойкостью.
В строительстве наиболее часто применяют поливинилацетатные, бутадиен-стирольные и полиметилакрилатные (акрилатные) эмульсионные краски, Поливинилацетатные и бутадиен-стирольные краски используют для внутренней окраски по дереву и штукатурке. Акрилатные краски, обладающие повышенной атмосферостойкостью, можно применять для окраски фасадов зданий.
Полимерцементные краски изготовляют смешиванием водных смоляных эмульсий с белым цементом, щелочестойкими пигментами и наполнителем. Образование пленки в полимерцементных красках происходит в результате распада смоляной эмульсии при испарении воды и реакций гидратации портландцемента. Такие краски хорошо сцепляются с бетонными поверхностями и штукатуркой. Применяют полимерцементные краски для отделки фасадов бетонных, кирпичных и оштукатуренных зданий, а также для заводской отделки крупных блоков и панелей.
Водоразбавляемые краски на основе неорганических вяжущих веществ и клеев
Водоразбавляемые красочные составы приготовляют с использованием в качестве свяжующих неорганических вяжущих веществ или клеев. Такие краски изготовляют на месте работ и разбавляют водой.
Известковые краски изготовляют из извести, щелочестойких пигментов и небольших добавок, например олифы для придания пленке небольшого блеска. Образование красочной пленки происходит благодаря карбонизации извести. Известковые краски не обладают высокой прочностью и долговечностью, но они дешевы и подготовка поверхности для их нанесения проста. Применяют известковые краски в основном для окраски фасадов: кирпичных, бетонных, оштукатуренных.
Цементные краски состоят из цемента, щелочестойких пигментов, извести, хлористого кальция и гидрофобизующих добавок. Образование пленки происходит вследствие реакций гидратации цемента. Известь и хлористый кальций повышают водоудерживающую способность краски, что необходимо для приобретения прочности красочной пленки. Применяют цементные краски для окраски по влажным пористым поверхностям: бетонным, штукатурным, кирпичным.
Силикатные краски состоят из растворимого калийного стекла, минеральных щелочестойких пигментов и кремнеземистых добавок (трепела, диатомита, тонкомолотого песка). Образование красочной пленки происходит в результате гидролиза силиката калия и образования нерастворимых силикатов кальция и водного кремнезема. Наиболее атмосферостойкие покрытия получают при нанесении силикатной краски на основания, содержащие свободную известь (поверхность свежего бетона, цементной или известковой штукатурки). При окраске по дереву силикатные краски служат для защиты древесины от возгорания.
Клеевые краски представляют собой суспензии пигментов и мела в водном коллоидном растворе клея. Приготовляют клеевые краски на месте производства работ. Красочная пленка в клеевых красках образуется по мере удаления из них воды, вследствие ее испарения и впитывания окрашиваемым основанием. Клеевые краски не прочны и не водостойки, поэтому их применяют лишь для внутренней окраски сухих помещений.
Казеиновые клеевые краски выпускают в виде сухих смесей, состоящих из казеина, пигментов, щелочи, извести и антисептика. Для получения состава требуемой консистенции сухую краску на месте производства работ разбавляют водой. Казеиновые клеевые составы более водостойки, чем составы на животных клеях. Их применяют для внутренней и наружной окраски.
