1. Введение.

Краски - по сути, это общее наименование для группы цветных красящих веществ, предназначенных для непосредственного использования в той или иной сфере быта. Краски могут быть предназначены для раскрашивания или для окраски предметов, для создания живописных полотен, росписей, для получения декоративных покрытий.

Краски делят на три основных вида: интерьерные, фасадные и потолочные. Интерьерные краски используются в основном в помещениях, к таким краски требования не так высоки как к фасадным, фасадные краски используют для окраски на улице, следовательно, они подвергаются действиям негативных факторов. Такие краски должны обладать хорошей водоустойчивостью и термостойкостью. Потолочная краска используется для окраски потолков, она должна обладать выравнивающим свойством, подходящей вязкостью, также не должна уступать цветовым характеристикам.

После высыхания любые краски образуют окрашенную однородную плёнку, обычно непрозрачную или полупрозрачную. Ещё одним очень важным назначением красок, является защита окрашенной поверхности. Они защищают металлы от коррозии, а древесину от ссыхания и гниения.

Краски могут быть самыми разнообразными: есть «Минеральные» краски - в них качестве пигмента используется должным образом измельчённые минералы. К минеральным краскам относятся масляные краски, которые представляют собой суспензии пигментов в различных олифах с разнообразными добавками, препятствующими появлению осадка. Такие краски изготавливают на заводах путём растирания олифы с пигментами в специальных машинах (краскотерках). При растирании возникает однородная суспензия. Масляные краски в основном характеризуются твёрдостью и долговечностью, имеют преимущество состоящее в их высокой укрываемости. Недостатком служит длительное высыхание. Масляные краски используют для защиты стальных конструкций от коррозии, для сохранения оконных рам и прочих деревянных элементов от увлажнения. Существуют так называемые «Натуральные краски» они полностью изготовлены из безвредных природных составляющих. Они не наносят вред организму человека и окружающей среде, причём это касается не только стадии применения, но и стадии добычи и переработки сырья, утилизации отходов и старых покрытий, не содержат ароматических углеводородов, благоприятны для людей.

Существуют также водоэмульсионные краски или как их ещё называют – краски на водной основе.

Водоэмульсионные краски появились относительно недавно, но очевидно, что конечные потребители обратили внимание на этот экологически чистый вид продукции. С исторической точки зрения, водоэмульсионные краски не могут похвастаться тысячелетней историей, в отличие от красок масляных. Например на Украине водоразбавляемые краски появились в середине двадцатого столетия. Состав красок представляет собой раствор полимеров в водном растворе с добавлением красителей, которые придают краскам цвет.

Стоит сказать пару слов о так называемых «Специальных красках»

Потолки, которые труднее шпаклевать, чем красить, могут быть избавлены от мелких дефектов с помощью специальных красок, в которых эластичные смолы образуют пленку, сглаживающую небольшие неровности. Краски для обработки дерева с микропорами, которые позволяют дереву дышать, иногда содержат бактерицидные компоненты, препятствующие образованию плесени. Не так давно появились бактерицидные краски, специально разработанные для того, чтобы уничтожать и отпугивать насекомых, а также противодействовать болезнетворным организмам и аллергенам. Безопасный для человека и домашних животных способ борьбы с вредителями - это так называемая "система выброса", благодаря которой на поверхности высохшей краски остаются микрокристаллы активных веществ, избирательно убивающих организмы, вошедшие с ними в контакт. Есть глянцевые краски. Глянцевые краски, ещё называют эмалями. Они быстро сохнут, разводятся уайт-спиритом или водой, бывают как с запахом, так и без. Такие краски можно предложить для влажных или особо подвергающихся загрязнениям помещений.

Впервые краску искусственным путём получили в 18-м и начале 19-го века. По сути, она представляла собой два искусственно созданных компонента. Первым компонентом послужила берлинская лазурь, полученная в 18-ом столетии, глубоконасыщенного ярко синего цвета. Вторым компонентом было химическое вещество хромово-жёлтого цвета. Назвали такую краску «Брансвинкская зелень». Именно этой краской впервые стали красить паровозы.

Определённый цвет краски придают так называемые пигменты. Пигменты могут быть, как природного, так и искусственного происхождения. Природные пигменты получают из различных минералов, окрашенных в какой либо цвет. Минералы растираются до нужной дисперсии и добавляются в краску, придавая ей свой оттенок. Искусственно созданные компоненты получают путём взаимодействия различных химических реактивов. В любой краски содержатся твёрдые наполнители, пигмент в свою очередь тоже является твёрдым наполнителем. Для получения краски необходимо, чтобы твёрдый наполнитель был растворён, для чего подбирают нужный растворитель. Самые распространённые растворители - органические или обыкновенная вода, также в качестве растворителя могут использоваться масла и спирты. Выбор растворителя зависит от связующего вещества. Связующими веществами в свою очередь являются растворённые в растворителе клеи животного либо растительного происхождения или искусственно синтезированные. Это могут быть смолы, углеводороды растворимые в воде или в маслах, полимеры.

Как уже известно, краски применяются как в декоративных, так и в строительных целях, поэтому они должны обладать рядом физических свойств. Краска должна обладать хорошей укрывитостью - в среднем два слоя краски должны укрывать любого цвета поверхность без различных просветов. Смываемость тоже относится к физическим свойствам краски с1м² не должно смываться больше 30г. Краска не должна быть слишком жидкой, иначе при нанесении её валиком на поверхность она будет интенсивно брызгаться, но и слишком большая вязкость даёт затруднения при нанесении краски. Также краска должна обладать хорошими цветовыми характеристиками. Для получения краски, которая соответствовала всем требованиям и обладала хорошими физическими свойствами, в неё добавляют различные компоненты, которые значительно улучшают свойства краски.

Известно, что краска является достаточно популярным продуктом в строительстве и других областях. По аналитической оценке в 2010 году в мире было произведено лакокрасочной продукции на 91,2 млрд. долларов. Общий объём потребления красок в России составляет около 1 млн. тонн. На импортные краски приходится около 170 тыс. тонн. В настоящее время фирм, которые выпускают краску очень много, некоторые из них могут составить друг другу серьёзную конкуренцию. Чтобы удержаться на рынке и не отдать «Пальму первенства» конкурентам, производителю приходится постоянно усовершенствовать выпускаемый продукт, следить за его качеством, предлагать потребителю новые продукты. Новые разработки и контроль качества производится в научно технических лабораториях, которые оснащены необходимым оборудованием.

2. Основной состав красок

Любая краска состоит из трёх основных компонентов: пигмента, связующего вещества и растворителя. Водная краска в свою очередь не является исключением.

Пигмент.

Как мы знаем пигмент это твердый наполнитель, который придаёт краске укрывитость и определённый цвет. Если краска наносится на металл, то пигмент способен замедлять коррозию. Пигментом является измельчённый до определённой дисперсности мрамор, мел, оксид титана или другие компоненты. Также пигмент придаёт краске определённый цвет, например мел даёт более желтоватый оттенок чем мрамор и оксид титана. Пигменты являются одной из составных частей красок и эмалей. От типа пигмента зависят цвет лакокрасочного покрытия, его укрывистость, а также устойчивость к действию атмосферных факторов, химических реагентов и высоких температур. Пигменты обладают определённым цветом, так как они способны избирательно отражать лучи дневного света. Когда на пигмент падает световой луч, то часть лучистой энергии поглощается, а другая отражается, окрашивая пигмент в цвет отраженных лучей. Часть света, попадая на поверхность краски, проходит через прозрачное для них связующее, не окрашивая пленку. Другая часть лучей отражается от краски, и это создает эффект зеркальной, блестящей поверхности (блик). Часть лучей полностью поглощается пигментом, и эта точка кажется темной. Лучи поглощаются избирательно: одна часть лучей, составляющих спектр дневного света, поглощается, а другая отражается от поверхности пигмента и окрашивает поверхность. Например, если пигмент поглощает фиолетовые, синие, зеленые, желтые лучи и отражает красные, то и поверхность воспринимается как окрашенная в красный цвет. Пигмент, отражающий почти весь падающий на него свет, кажется белым, а пигмент, поглощающий падающие на него световые лучи — чёрным. Основными цветами следует считать три — красный, синий и жёлтый. Смешивая их между собой, можно получить фиолетовый, оранжевый, зелёный. Наложение одной прозрачной краски на другую краску носит название «лессировка». Следует иметь в виду, что, смешивая пигменты между собой, мы получим равномерно окрашивающую краску, только тогда, когда показатели плотности пигментов близки.

Связующее вещество.

Это вещество является носителем пигмента и способствует его закреплению на окрашиваемой поверхности. Он также формирует защитную глянцевую плёнку поверх пигмента после высыхания краски. Связующим веществом обычно бывает латекс или различные другие дисперсии способные при высыхании образовывать плёнку. Во времена, когда латекс не был широко известен в качестве связующего использовали яичный белок. От связующего вещества зависит, как ляжет краска на подложку, как она будет наноситься. От связующего также сильно зависит внешний вид высохшей краски.

Растворитель.

Растворитель придаёт краске текучесть, соответствующую целям её применения. Он сделан на основе летучих соединений. Растворитель постоянно испаряется (как во время покраски, так и после неё), оставляя на поверхности пигмент и связующее вещество, которые и формируют лакокрасочное покрытие. К различным видам краски подходят различные растворители. Краску нужно разбавлять только соответствующим растворителем и до нужной текучести. От растворителя зависит будет ли брызгаться краска во время нанесения, а это немаловажно для потолочных красок. Также от него зависит вязкость, которая тоже немаловажна при нанесении.

 

3. Водные краски их недостатки и преимущества.

Водоэмульсионные краски — разновидность красящих материалов к Воднодисперсионным краскам. Представляют собой эмульсию, полученную из воды, пигментов и мельчайших частичек полимеров, выступающих в качестве основы, пребывающих в водной среде во взвешенном состоянии, при этом частицы эмульсии не растворены. В отличие от масляных красок появились относительно недавно - в XX веке.

Водно-дисперсионные краски (или водоэмульсионные, или водорастворимые, или латексные, как их иногда называют) относятся к числу наиболее экономичных и удобных в нанесении продуктов. Доля их потребления по разным оценкам составляет от 30 % до 80 %. В интерьерах они применяются, в основном, для окрашивания стен и потолков.

Краски на водной основе не содержат органических растворителей, поэтому они практически не имеют запаха и экологически чисты. Они могут наноситься кистью, валиком или распылителем. Образующееся покрытие имеет высокую адгезию практически ко всем основаниям и обладает высокими эксплуатационными характеристиками. В водно-дисперсионных лакокрасочных материалах частицы связующего диспергированы в воде. В процессе испарения воды они сближаются и при наступлении контакта прилипают друг к другу, образуя пленку.

Главное преимущество водно-дисперсионные красок заключается в том, что связующие, входящие в их состав, диспергированы в виде мельчайших частиц в воде, а не растворены в более дорогих, токсичных или огнеопасных органических растворителях. В состав водно-дисперсионной краски кроме пленкообразователя (синтетической смолы) с различными наполнителями и пигментами входит также целый ряд специальных добавок эмульгаторов, которые способствуют образованию капелек краски в воде, стабилизаторов дисперсии, загустителей, пеногасителей, антисептиков и многого другого. Для них характерны такие свойства, как гидрофобность (водоотталкивающий эффект), эластичность, хорошая механическая прочность. Неоспоримыми достоинствами этих красок экологическая чистота, высокие технологические параметры и вода в качестве разбавителя. Такие краски практически не имеют запаха, легко наносятся кистью, валиком и краскопультом. Лучшими, с точки зрения эксплуатационных свойств, признаны водо-дисперсионные краски на акрилатной основе. За рубежом на долю красок этого типа приходится до 90% от всех производимых материалов. Также к преимуществам воднодисперсионных красок можно отнести следующие качества:

1) Водоразбавляемость. Водоэмульсионные краски не требуют растворителя для разбавления и очистки инструмента, разбавлять их можно водой, простой водой. Наверное, это и это самым главным преимуществом этих красок, не составит никакого труда отмыть испачканные руки и инструмент под струей воды. Помимо того, другие лакокрасочные продукты содержат в своем составе растворители, которые являются токсичными больше или меньше водоэмульсионные продукты в свою очередь экологически чистые.

2) Водоэмульсионная краска имеет высоко эстетический вид, превосходно подходит для нанесения практически на любую поверхность.

3) Колеровка. Возможность добиться любого цвета и оттенка.

4) Позволяет поверхности «дышать». Способствует созданию положительного микроклимата помещения, дома, офиса.

5) Воднодисперсная краска обладает таким неоспоримым достоинством как быстрота высыхания. Чтобы пыль перестала приставать к поверхности, краске требуется просохнуть в течение 30-60 минут, а для полной готовности слоя требуется не более 12 часов

6) Краска имеет множество разновидностей: для стен и потолков, интерьерная, интерьерная моющаяся, фасадная, для наружных и внутренних работ.

Правда, этот материал не лишен недостатков. Окрашенная такими красками поверхность пачкается быстрее, чем окрашенная алкидными эмалями. Но, благодаря высокой влагостойкости краски это не такая уж серьезная проблема – грязь всегда можно отмыть.

Недостаток водных красок является их относительная недолговечность по сравнению с масляными красками.

4. Определяемые физические свойства:

Для контроля качества приготовленной краски и улучшения её свойств её исследуют на следующие физические свойства:

1. Смываемость.

Как уже известно краска должна быть долговечна и способна противостоять различным негативным факторам. Краска также должна быть достаточно устойчивой и как можно менее смываемой после её высыхания.

Приготовленную краску можно проверить на такое свойство как смываемость. Смываемость показывает, сколько грамм при воздействии таких негативных факторов как механическое воздействие и высокая влажность, смывается с 1м².

2. Вязкость.

Вязкость является одним из важнейших физических свойств краски. Вязкость сильно влияет на то как краска наносится на поверхность, если краска не достаточно вязкая, то при нанесении её валиком на любую поверхность она будет давать интенсивные брызги. Если же вязкость будет слишком большой, то волокна валика будут липнуть к окрашиваемой поверхности и нанести краску будет довольно затруднительно.

3. Яркость.

Любая краска, для того чтобы удержаться на рынке должна обладать не только высоким качеством, но и ярким, красивым цветом. Если фирма выпускает краску определённого цвета, то одна партия не должна отличатся от другой не только качеством, но и цветом. Разные наполнители могут придавать краске разные оттенки и влиять на её яркость, поэтому, когда производство переходит на другой наполнитель или меняет поставщиков сырья, необходимо строго контролировать яркость производимой краски.

При попадании света на краску, какую то часть она отражает. Чем больше краска отражает попавшего на неё света, тем она ярче.

4. Цветность.

При приготовлении краски в качестве твёрдого наполнителя могут использовать такие компоненты, как мел или мрамор, их могут использовать и одновременно в разных соотношениях. Эти компоненты могут повлиять на цвет приготавливаемой краски. Мел например, имеет жёлтый оттенок и может сместить спектр поглощения краски в более коротковолновую область, что непременно отразится на цвете краски. Для того чтобы контролировать влияние различных компонентов на цвет краски проводятся испытания на цветность.

5. Укрывистость.

Как мы уже знаем, краски применяют, как в декоративных, так и в строительных целях. В любых целях краска должна обладать хорошей укрывитостью. В среднем, краска должна в два слоя закрашивать без просветов поверхность любого цвета. Каждый производитель указывает на упаковке выпускаемой продукции расход краски в граммах на 1м². Это означает, что указанное количество грамм краски укрывает без просветов и дефектов поверхность площадью в 1м².Чем меньше расход краски на поверхность, тем она считается более укрывистие.

6. Дисперсность.

Как известно дисперсная система это смесь из двух или более веществ, которые совершенно или практически не смешиваются и не реагируют друг с другом химически. Первое из веществ – дисперсная фаза мелко распределено во втором - дисперсная среда.

Краска является дисперсной системой, твёрдый наполнитель в которой является дисперсной фазой, а растворитель дисперсной средой. От размера частиц в дисперсной фазы зависит очень многое, например чем меньше размер частиц дисперсной фазы, тем краска более гладкая и приятная на ощупь. Если же размер частиц дисперсной фазы не достаточно мал, то краска на ощупь более шершавая и неприятная, но более укрывистая. Укрывистость краске с более крупными частицами дисперсной фазы дают образующиеся поры между этими крупными частицами. В краске, где размер частиц не так велик, размер пор меньше и укрывистость соответственно ниже.

Наиболее оптимальным размером дисперсной фазы, при котором окрашенная поверхность достаточно гладкая и укрывистость соответствует требованиям, считается 40-45 микрон.