Свойства лакокрасочных материалов

Наиболее важными свойствами лакокрасочных материалов являются вязкость, время высыхания, укрывистость, прочность пленки, адгезия, стойкость к внешним воздействиям.

Вязкость лакокрасочных материалов измеряется в секундах, необходимых для вытекания 100 мл их из специального вискозиметра при температуре 18 - 20 ⁰С. Оптимальная величина вязкости зависит от сорта лакокрасочных материалов. Для эмалей и грунтов она составляет 15 – 45 с. При повышенной вязкости возрастает толщина пленки одного слоя и понижается прочность пленки, при пониженной – уменьшается толщина слоя пленки и увеличивается расход растворителя.

Время высыхания измеряется в минутах и нормируется при заданной температуре. Наиболее быстросохнущими являются нитроэмали, время их полного высыхания при температуре 18 – 20 ⁰С составляет 15 – 20 минут. Благодаря этому свойству нитроэмали находят наиболее широкое применение в ремонтной практике.

К краскам предъявляется такое специфическое требование, как укрывистость, которое выражается минимальной поверхностной плотностью слоя краски (г/м²), который обеспечивает необходимый цвет. От укрывистости зависит количество слоев краски в покрытии, т.е. общий ее расход. Укрывистость зависит от количества и качества пигментов, введенных в краску, и от свойств пленкообразователя.

Прочность пленки:

а) прочность при ударе - способность пленки не разрушаться под действием ударной нагрузки;

б) прочность при изгибе характеризуется минимальным диаметром стержня (20, 15, 10, 5, 3 и 1 мм), изгибание на котором окрашенной металлической пленки не вызывает механического разрушения покрытия;

в) прочность при растяжении измеряется в миллиметрах глубины прогиба металлической пластинки в момент разрушения нанесенной на нее пленки покрытия.

Адгезией называется способность пленки краски удерживаться на окрашиваемой поверхности.

Стойкость покрытия к действию воды, минерального масла, бензина определяется погружением окрашенных металлических пластин в соответствующую жидкость при температуре 20 ⁰С на время, указанное в ГОСТе или технических условиях. Покрытие в результате испытаний не должно подвергаться видимым изменениям.

Токсичность и огнеопасность. Лакокрасочные материалы в большинстве своем являются токсичными, огнеопасными и взрывоопасными веществами.

Компоненты лакокрасочных материалов

Лакокрасочные материалы делятся на основные и вспомогательные. Грунты, шпатлевки и краски являются основными лакокрасочными материалами, которые и образуют покрытие.

Основу красок, грунтов и шпатлевок составляют пленкообразователи, с помощью которых на поверхности изделий образуется сплошной слой твердой пленки. От пленкообразователей зависит прочность сцепления лакокрасочного покрытия с поверхностью окрашиваемого материала, защитные и механические свойства покрытия. В качестве пленкообразователей служат природные, искусственные и синтетические материалы, которые могут быть жидкими или твердыми.

К жидким пленкообразователям относятся природные и синтетические высыхающие масла: льняное, хлопковое, конопляное, подсолнечное и др. На их основе получают масляные лаки и краски, масляные грунты и шпатлевки. В виде термически и химически обработанных продуктов они являются основой различных сортов олифы. Эфиры целлюлозы, полученные при специальной обработке древесины, являются пленкообразователями искусственного происхождения. Синтетические пленкообразователи – смолы – представляют собой олигомеры, которые при высыхании образуют пленки в результате процессов полимеризации или поликонденсации. К этой группе относятся глифталевые, пентафталевые и др. полиэфирные смолы, алкидные, фенолоформальдегидные, эпоксидные, полиуретановые. Раствор твердого пленкообразователя в растворителе называют лаком. Лаки служат для получения прозрачных покрытий или гладкого покрытия по эмали.

Необходимый цвет краскам придают пигменты. В качестве пигментов применяют тонкоизмельченные окрашенные порошки, нерастворимые в воде и пленкообразующих веществах. Бывают природные (минеральные) и синтетические пигменты. Используют оксиды, сульфиды, соли некоторых металлов (Fe, Co, Cr, Zn, Ti и др.), комплексные соединения, алюминиевую и бронзовую пудру, а также сажу. Пигменты должны обеспечивать интенсивную окраску при небольшом слое краски, обладать светостойкостью, т.е. сохранять свой цвет при длительном воздействии естественного или искусственного освещения.

Краски представляют собой суспензии пигментов в пленкообразующих веществах или лаках, в которые вводятся также необходимые компоненты, обеспечивающие нужные краске свойства. Масляные краски в качестве пленкообразующей основы содержат олифы.

Эмали – краски, приготовленные на основе лаков. В состав эмали могут входить пластификаторы, разбавители, сиккативы. Состав и свойства эмали и эмалевого покрытия во многом зависят от природы пленкообразующего вещества и растворителя, образующих лак.

Грунтовки и шпатлевки также содержат связующие вещества (лаки или олифы), пигменты, наполнители, сиккативы, разбавители, и, в случае надобности, пластификаторы, отвердители, стабилизаторы. Поскольку грунтовки по металлу должны обеспечить его защиту от коррозии применяют пигменты со специальными свойствами. Пигменты служат либо ингибиторами коррозии, либо обеспечивают катодную защиту с помощью цинковой пыли, либо выполняют роль пассиватора металла.

Пластификаторы чаще добавляют к нитроцеллюлозным лакокрасочным материалам для придания им эластичности. Пластификаторы могут также увеличивать адгезию, повышать долговечность покрытия. В качестве пластификаторов используют некоторые растительные масла, органические производные фосфорной кислоты, термопластичные полимеры.

Для ускорения образования пленки в масляные краски добавляют сиккативы. Это соединения некоторых металлов, проявляющие свойства катализаторов процесса полимеризации непредельных соединений, содержащихся в олифе. Благодаря действию сиккативов пленка затвердевает в несколько раз быстрее.

Наполнители являются компонентами некоторых лакокрасочных материалов (в грунтовках и шпатлевках присутствие наполнителя обязательно), которые препятствуют усадке покрытия, во многих случаях усиливают прочностные свойства, адгезию, а также снижают стоимость лакокрасочных материалов.

К вспомогательным лакокрасочным материалам относят вещества для подготовки поверхности к окраске, приготовления лакокрасочных материалов необходимой вязкости, ускорения процесса пленкообразования.

Растворители – органические жидкости (индивидуальные вещества, смеси нескольких веществ, легкие фракции нефти), легко испаряющиеся после нанесения ЛКМ на окрашиваемую поверхность. Многие растворители являются легковоспламеняющимися жидкостями, а их пары образуют пожаровзрывоопасные смеси.

Разбавители служат для частичной замены более дорогих растворителей. Сам разбавитель, как правило, не способен растворять пленкообразователь, и его роль заключается просто в уменьшении вязкости лакокрасочного материала.

Применение того или иного растворителя и разбавителя должно соответствовать их способности соответственно растворять пленкообразователь или не вызывать его коагуляции (выпадения его в осадок), поэтому выбор марки растворителя и разбавителя определяется природой пленкообразователя.

К наиболее широко применяемым растворителям и разбавителям относятся следующие жидкости.

Бензин – растворитель (уайт – спирит) представляет собой узкую фракцию бензина прямой перегонки с температурой кипения 165-200 ⁰С.

Сольвент – нафта (каменноугольный сольвент) является продуктом перегонки каменноугольной смолы и представляет собой смесь различных ароматических углеводородов (бензола, толуола, ксилола) и и углеводородов других групп.

Растворители № 646, 647, 648, 650 представляют собой смеси ацетона, спиртов и ароматических углеводородов в различных соотношениях.

Для подготовки поверхностей часто применяются обезжиривающие составы, с помощью которых удаляются с окрашиваемых поверхностей масла, смазки, ржавчина механические загрязнения и т.п. Для обезжиривания применяются органические растворители, щелочные и кислотные водные растворы, эмульсионные составы. С помощью органических растворителей с поверхности удаляются нефтепродукты, смазки. Щелочные моющие составы плохо удаляют смазки и загустевшие масла при хорошем удалении других загрязнений органического происхождения и неорганических веществ. Кислые составы в целом имеют более низкую моющую способность по сравнению со щелочными, однако способны удалять оксидные пленки. Водные эмульсионные составы обладают комбинированным действием и являются эмульсиями растворителей в воде, в которые добавлены поверхностно-активные вещества. Универсального обезжиривающего состава нет, поэтому в процессе подготовки изделий под окраску осуществляется ряд последовательных операций с использованием различных составов с соответствующими свойствами.

В производстве и при ремонте автомобилей после обезжиривания перед окраской производят обработку металлических поверхностей фосфатирующими составами. В водные растворы входят ортофосфорная кислота или фосфорнокислые соли некоторых металлов, а также компоненты, способствующие удалению загрязнения и оксидов, катализирующие фосфатирование обрабатываемой поверхности и ингибирующие коррозию, а также обеспечивающие хорошую адгезию с лакокрасочным покрытием. Под воздействием таких составов на поверхности образуется плотный слой нерастворимых фосфатов. Поверхности, имеющие очаги коррозии, подготавливают к окраске с помощью специальных преобразователей ржавчины. Эти составы входят также в состав грунтов. Для обработки нанесенного покрытия с целью придания ему блеска применяют различные полировочные препараты.