8. ЛАКОФАРБОВІ БУДІВЕЛЬНІ МАТЕРІАЛИ

Лакофарбовими матеріалами називають сполуки, які наносять в рідкому стані тонким шаром на поверхню будівельних виробів або конструкцій і вони  утворюють після висихання тверді покривні плівки. Ці плівки повинні міцно зчіплюватися з поверхнею, мати достатню міцність і довговічність, захищати основний матеріал від впливу агресивних середовищ, надавати поверхні, декоративний зовнішній вигляд, а також поліпшувати санітарно-гігієнічні умови в приміщеннях.

Види лакофарбових матеріалів

Залежно від зв’язуючої речовини й призначення лакофарбові матеріали підрозділяють на лаки, емалі, олійні фарби, ґрунтовки й шпаклівки.

Лаки – це розчини природних або синтетичних плівкоутворювальних речовин в органічних розчинниках. До їх складу можуть входити також пластифікатори, отверджувачі, каталізатори, світло- і термостабілізатори, антистатики, органічні розчинні барвники та інші компоненти. Лаки застосовують як такі і як напівфабрикати для виготовлення ґрунтовок, шпаклівок, емалей на масляно-смоляні, безмасляні синтетичні, бітумні, спиртові й нітролаки.

Масляно-смоляні лаки — розчини синтетичних смол в органічних розчинниках, змішаних з маслами, що висихають. Їх застосовують для внутрішніх і зовнішніх покриттів по дереву й металу, для розведення емалей і приготування шпаклівок.

Безмасляні синтетичні лаки, виготовлені на основі мочевиноформальдегідних смол, призначені для покриття паркетних підлог, деревно-тирсових плит і столярних виробів. Перхлорвінілові лаки служать для захисту будівельних конструкцій від впливу атмосферних факторів.

Бітумні або асфальтові лаки дають водостійкі плівки чорних кольорів. Їх застосовують для антикорозійного покриття чавунних каналізаційних труб, металевих деталей санітарно-технічного устаткування й т.п.

Емалі являють собою дисперсії мінеральних або органічних пігментів або їхньої суміші в розчинах лаків. Порошкові емалі - це сплав смоли (плівкоутворювального)  з пігментами. Вміст пігменту в емалях - від 80 до 120 % залежно від їх укривності й призначення емалі. Матеріал має гарний розлив, плівка покриття може бути глянцевою.

Олійні фарби на відміну від лакових емалей одержують на основі натуральної оліфи. Вони також містять мінеральні пігменти й наповнювачі, іноді - поверхнево-активні речовини. Такі фарби мають поганий розлив, їхня плівка після висихання матова, порівняно м'яка. Фарби на водних емульсіях (водоемульсійні) виготовляють на основі масляних, полівенілацетатних та інших емульсій і відповідних пігментів і наповнювачів.

Ґрунтовки. Лакові ґрунтовки виготовляють на основі лаку, масляні - на основі оліфи. Вони містять від 50 до 100 % пігментів і наповнювачів. Крім того, до складу ґрунтовок входять пластифікатори, отверджувачі, поверхнево-активні речовини й спеціальні добавки. Ґрунтовки, застосовувані для ґрунтування поверхні деревини, містять велику кількість наповнювачів, здатних заповнювати пори в деревині.

Шпаклівки, як й емалі, виготовляють на основі лакових розчинів синтетичних плівкоутворювальних речовин або оліфи. Вміст пігментів і наповнювачів у них може досягати 200-300 % від маси плівкоутворювача.

Наповнювачі – нерозчинні мінеральні речовини, в більшості випадків білого кольору, які  додають у фарби для економії пігментів і для додання їм особливих властивостей. Як наповнювачі застосовують каолін, мелений тальк, пилоподібний кварц, азбестовий пил, слюду та інші подрібнені матеріали.

Пігменти –тонкоподрібнені кольорові порошки, не розчинні у воді, органічних розчинниках і зв’язуючих матеріалах, але здатні добре з ними змішуватися. Природні мінеральні пігменти одержують шляхом помелу кольорових гірських порід. Штучні пігменти одержують шляхом хімічної переробки мінеральної сировини. Штучні органічні пігменти являють собою кольорові порошки, отримані осадженням анілінових органічних барвників.

Білі

цинкові, титанові й свинцеві білила, літопон

Жовті.

свинцеві, цинкові, стронцієві, залізо-окисний крон, сполуки кадмію, охра, свинцевий сурик й ін.

Червоні

Залізний сурик, сполуки кадмію, ртуті й ін.

Сині.

сполуки кобальту, залізна лазур, ультрамарин

Зелені

Окис хрому, сполуки міді та ін.

Чорні

Технічний вуглець, оксиди заліза та ін.

Пігментні барвники

Фталоціанінові, азопігменти та ін.

Властивості пігментів

У кольорових покриттях крім кольорів пігмент забезпечує укривність, підвищує атмосферостійкість і твердість, відбиває або поглинає світло, знижує набрякання плівки у воді та ін. У ґрунтовках він сприяє вповільненню корозії металів, заповнює пори деревини, поліпшує адгезію і т.д. У шпаклівках, що містять велику кількість пігментів і наповнювачів, пігменти разом з іншими компонентами сприяють вирівнюванню поверхні, крім того забезпечують високу твердість покриття і здатність шліфуватися. Пігменти, призначені для термостійких фарб, при нагріванні не повинні міняти свої кольори. Наприклад, червона кіновар і деякі органічні пігменти при 150-200 оС різко змінюють кольори, а мінеральні пігменти - хромат стронцію, білила титанові й цинкові, залізний сурик та деякі інші - витримують тривале нагревіння при температурі вище 500 °С без зміни кольорів. Як наповнювачі в шпаклівки, ґрунтовки, фарби й емалі вводять барит (важкий шпат), каолін (глину), кремнезем, тальк, слюду та інші, звичайно слабкобарвні мінеральні сполуки. Наявність тальку у фарбах знижує швидкість седиментації пігментів і полегшує розмішування осаду на дні тари, а також підвищує атмосферостійкість покриттів. Слюда — досить ефективний наповнювач для термостійких, кремнійорганічних емалей. Вона підвищує термостійкість покриття на 50 – 100 °С. Пластинчасті часточки слюди немовби армують плівку покриття, локалізуючи внутрішні напруження, які виникають у ній при старінні й перепадах температури. Барій і тальк вводять у ґрунтовки, призначені для ґрунтування деревини. Вони сприяють поліпшенню якості й декоративних властивостей поверхні. Крейда в сполученні з іншими наповнювачами й пігментами широко застосовується в шпаклівках, призначених для виробів, експлуатованих у приміщеннях.

Осад на дні банки з лакофарбовим матеріалом може утворюваться в результаті осадження твердих часток пігментів. Швидкість осадження залежить від їхніх розмірів, прискорення сили тяжіння, різниці в щільності твердих часток і рідини й в'язкості середовища. Здавалося б, якщо частки будуть досить дрібними (2-4 мкм), то осад не утвориться. Але дрібні часточки можуть під впливом сил Ван-дер-Ваальса притягатися одна до одної з утворенням великих агломератів, які швидко осаджуються. Щоб цього не відбувалося, частки пігменту обробляють поверхнево-активними речовинами в процесі їх помелу. Такі речовини містять у молекулі полярні аніонні угруповання, що зв'язані з неполярним вуглеводним ланцюгом з 10-12 атомів вуглецю. Існують також поверхнево-активні речовини, вибір яких залежить від полярності пігменту, наприклад оліати циклічних амінів, лецитин, сульфати жирних кислот та ін. При диспергуванні пігментів у присутності поверхнево-активних речовин останні внаслідок їх високої поверхневої енергії «розклинюють» агломерати (грудочки) пігментів, що різко прискорює процес їхнього подрібнювання. У результаті енергоємність процесу диспергування знижується в 1,5-2,0 раза. Пігменти, оброблені таким способом, перебуваючи у фарбі, менше піддані седиментації (осадженню). Седиментацію можна сповільнити, вводячи поверхнево-активні добавки безпосередньо у фарбу. Якби щільності розчину зв’язуючого й пігментів були однакові, седиментація б не відбувалася. Однак щільність пігментів в кілька разів більша щільності розчину, тому вони завжди прагнуть осісти на дно банки з фарбою. Причому пігменти з більшою щільністю, а також більші частки осядуть на дно порівняно швидко, а більш легкі й більш дрібні залишаться у завислому стані.

Укривність пігменту характеризується витратою пігменту (у грамах) до площі поверхні (1 м2), яку укривають фарбою. Барвна здатність визначається мінімальною кількістю пігменту, необхідною для надання свого колірного тону суміші з білим пігментом. Тонкість помелу пігменту впливає як на укривність, так і на барвну здатність: зі збільшенням дисперсності пігменту підвищуються його укривність і барвна здатність. Пігменти мають також певну маслоємкість, що характеризується кількістю плавкоутворювача, що слід додати до 100 г пігменту, щоб одержати барвну пасту необхідної консистенції. Чим менша маслоємкість пігменту, тим економічніше й довговічніше лакофарбове покриття. Важливими властивостями пігментів є світло- й атмосферо стійкість, хімічна стійкість, що визначають можливість їхнього застосування в різних умовах. Крім того, для багатьох пігментів потрібна певна антикорозійна стійкість, тобто здатність захищати метали від корозії і не реагувати з продуктами корозії.

Зв'язувальні речовини (плівкоутворюючі)

Зв'язувальними називають речовини, що створюють із пігментами барвисті сполуки й додають після висихання на пофарбованій поверхні тонку плівку декоративного або антикорозійного призначення. Зв'язувальні речовини, які використовують для приготування барвистих сполук, можуть бути умовно розділені на такі основні групи: для масляних фарб, для водних і емульсійних фарб. Основні властивості лакофарбових сумішей, такі як зручнонаносимість, міцність і стійкість, значною мірою залежать від виду зв'язувальної речовини й відносного вмісту його у складі фарби.

Зв'язувальною речовиною для масляних сполук служать висихаючі рослинні й мінеральні олії, синтетичні смоли й масляні лаки. Залежно від виду зв'язуючої речовини лакофарбові плівки висихають за рахунок окислювання рослинних масел, випару летучих розчинників або полімеризації синтетичних смол. Час повного висихання плівки не повинен перевищувати 24 годин.

Оліфа - є масляна рідина, яка після нанесення на поверхню висихає з утворенням міцної еластичної плівки. Промисловість випускає натуральні, напівнатуральні й штучні оліфи. Натуральні оліфи  одержують шляхом варіння при температурі близько 200 °С рослинних масел (лляного, конопляного та ін.) із введенням сикативів-окислювачів, що сприяють прискоренню висихання оліфи. Натуральні оліфи утворюють міцні й довговічні плівки, їх застосовують для приготування високоякісних фарб, які використовують для фарбування металевих конструкцій, дверних полотен, віконних плетінь, дощатих підлог й ін. Однак з урахуванням економії дорогих рослинних масел уживання їх у будівництві обмежене.

Напівнатуральні оліфи (ущільнені) складаються приблизно наполовину

з рослинних масел, згущених нагріванням, а наполовину з летучих органічних розчинників (уайт-спіриту або сольвент-нафти), менш дорогих, ніж рослинні масла. Ущільнені оліфи випускають наступних видів: оліфа оксоль, оксоль-суміш, оліфа полімерізована та ін. Плівки, що утворюються після висихання напівнатуральних оліф, відрізняються від плівок натуральних оліф меншою товщиною, більше сильним глянцем і підвищеною твердістю, але дещо меншою довговічністю.

Напівнатуральні оліфи поширені в будівництві для розведення олійних фарб до необхідної консистенції. Отримані барвисті сполуки використовують для зовнішнього й внутрішнього фарбування металів, дерева й штукатурки.

Штучні оліфи виготовляють з нафтопродуктів без введення рослинних масел (сланцева оліфа) або із введенням їх у кількості до 35 % (гліфталева оліфа). Ці оліфи мають темні кольори й володіють порівняно низькою атмосферо- і вологостійкістю. З них готують барвисті сполуки для внутрішнього фарбування металів, дерева й штукатурки.

Лаки масляні одержують розчиненням природних або штучних смол у рослинних маслах, що висихають. Для прискорення висихання вони містять сикативи й розчинники. Смола надає плівці покриття блиск і твердість, сикативи забезпечують швидке висихання, а розчинники — необхідну малярську консистенцію. Масляні лаки застосовують як зв’язуюче для приготування емалевих фарб, що характеризуються підвищеною стійкістю до атмосферних впливів.

Зв’язуючі для водних фарбових сумішей за походженням бувають мінеральні, тваринні, рослинні, штучні й синтетичні. Ці зв’язуючі, за винятком деяких мінеральних видів, утворюють на пофарбованій поверхні плівку за рахунок випару води.

Для приготування водних фарбових сумішей використовують такі мінеральні в’яжучі: портландцемент, вапно й рідке калієве скло. У більшості випадків доцільно вживати білий портландцемент. Будівельне вапно у водних фарбах є одночасно білим пігментом і в’яжучим. Звичайно використовують високоактивне свіжогашене вапно. Натрієве або калієве рідке скло служить в’яжучим у силікатних фарбах, якими фарбують фасади будинків і поверхні внутрішніх приміщень.

Клеї теж застосовують для приготування водних фарб. Використовують тваринні, рослинні, штучні й синтетичні клеї.

Тваринний клей буває кістковий і міздровий. Одержують плитковий і дроблений клей, а також клей-холодець. Клей не повинен мати гнильного запаху, нальотів цвілі, повинен розпливатися при зануренні в підігріту воду. Клей зберігають у сухому місці.

Казеїновий клей — порошок, що складається із суміші казеїну, гашеного вапна й мінеральних солей. При змішуванні клею з водою в пропорції за масою 1:2 утворюється однорідний розчин. Зберігати клей рекомендується в сухому приміщенні. Застосовують його як зв’язуючу речовину у фарбах із лугостійкими пігментами, а також для клейових ґрунтовок і шпаклівок.

Рослинний клей одержують шляхом заварювання в окропі крохмалю, борошна або декстрину. Він призначений для клейових фарб, ґрунтовок і шпаклівок, а також для наклеювання шпалер.

Синтетичні клеї — натрій-карбоксіметилцелюлоза (КМЦ) і метилцелюлоза є розчинами штучних смол у воді. Ці клеї мало піддаються гниттю, здатні набухати й розчинятися у воді. Їх використовують у клейових і мінеральних фарбах, при обклеюванні стін шпалерами.

Полівінілацетатний клей застосовують у вигляді спиртоводних розчинів і розведених водою емульсій для приклеювання плівкових матеріалів й шпалер, що миються.

Емульсії  поширені у виробництві малярських робіт як зв’язуюче. Масляні емульсії виготовляють в емульгаторах з оліфи, вапняного молока й розчину тваринного клею або інших компонентів. Розводити емульсію до робочої консистенції рекомендується безпосередньо перед застосуванням. Використання емульсійних фарбових сумішей дозволяє заощаджувати натуральні оліфи.

Сикативи - розчини металевих солей жирних кислот в органічних розчинниках. Їх додають у кількості 5...8 % за масою до оліф і масляних фарб для прискорення висихання їхніх плівок.  Олійні фарби виготовляють шляхом ретельного розтирання оліфи з пігментами у спеціальних машинах. При цьому одержують густу пасту, яку називають густотертою фарбою. Перед уживанням її розводять.

Нітролаки - розчини нітроцелюлози в органічних розчинниках з додаванням як пластифікаторів різних смол. Нітролаки швидко твердіють і дають блискучу плівку. Застосовують їх для лакування пофарбованих і незабарвлених виробів з дерева.

Спиртові лаки й політура є спиртовими розчинами природних і штучних смол. Виготовляють їх різних колірів, застосовують для полірування дерев'яних поверхонь і покриття виробів зі скла й металу.

Емалеві фарби (емалі) виготовляють шляхом перетирання сухих пігментів з алкідними, гліфталевими, пентафталевими та іншими лаками. Випускають їх у готовому для застосування вигляді й наносять на поверхню, яку фарбують, кистями, валиками або фарбопультами. Емалеві фарби, нанесені тонким шаром на поверхню різних матеріалів, швидко висихають і мають високу світло-, водо- і антикорозійну стійкість.

Гліфталеві емалеві фарби мають обмежену водостійкість, через що їх використовують для обробки внутрішніх приміщень, металу, деревини, бетону і штукатурки. Вони не рекомендуються у приміщеннях з вологим режимом експлуатації.

Пентафталеві емалеві фарби застосовують для високоякісного зовнішнього фарбування по металу, дереву, бетону й штукатурці, а також для фарбування санітарно-технічних вузлів і кухонь.

Алкідно-стирольні емалеві фарби мають гарну водостійкість, твердість і блиск, але вони недостатньо атмосферостійкі. Їх застосовують для фарбування дверних і віконних блоків, радіаторів, виробничого устаткування.

Нітроемалеві фарби — швидковисихаючі. Їх наносять на дерев'яні й металеві поверхні, раніше покриті нітрогрунтовочними сполуками.

Водорозріджені фарби випускають на мінеральній основі, клейові, водоемульсійні (латексні) й полімерцементні.

Фарби на мінеральній основі — суміші лугостійких пігментів і мінеральної в'яжучої речовини з різними добавками, розведені водою до стану малярської консистенції. Залежно від виду в'яжучого ці фарби бувають цементними, вапняними й силікатними.

Цементні фарби заводського виготовлення безпосередньо перед застосуванням змішують з водою. Вони характеризуються підвищеною довговічністю й атмосферостійкістю. Ці фарби служать для зовнішнього фарбування каменю, цегли, бетону, штукатурки та інших пористих матеріалів, а також для фарбування внутрішніх приміщень з підвищеною вологістю.

Вапняні фарби готують на місці виконання малярських робіт. Для цього у вапняне молоко додають мінеральні лугостійкі пігменти й у невеликій кількості добавки — поварену сіль й хлористий кальцій. Вапняні фарбові покриття набувають міцність завдяки карбонізації вапна. Вапняними фарбами покривають фасади й оштукатурені поверхні стін і стель.

Силікатні фарби  - це сухі суміші лугостійких пігментів з меленою крейдою, які змішують перед застосуванням з розчином калієвого рідкого скла. Їх широко використовують для фарбування фасадів будинків, цегельних й оштукатурених поверхонь внутрішніх приміщень.

Клейові фарби складаються із суміші пігментів і меленої крейди. Їх замішують водяними розчинами тваринного або рослинного клею. Ці фарби неводостійкі, тому вони застосовуються тільки для фарбування оштукатурених стін внутрішніх сухих приміщень.

Маркування лакофарбових матеріалів

На етикетках банок з фарбами можна прочитати такі маркіровки: ГФ-020, ПФ-0030, ЭП-140, ДО-811, тощо. Для того щоб споживачі легко могли зрозуміти, який вид фарби перед ними, розроблена система позначень лакофарбових матеріалів. Всі матеріали поділяються на 26 типів залежно від природи плівкоутворювальної речовини. Кожен тип має літерне позначення: нітроцелюлозні -Нц, гліфталеві - Гф, перхлорвінілові - Хв, поліуретанові - Ур, кремнійорганічні - Ко, поліакрилатні - Ак, каучукові - Кч, масляні - Ма тощо. Алецього недостатньо для того, щоб зрозуміти призначення матеріалу, тому що ґрунтовка може виготовлятися й на основі гліфталевого ГФ в'яжучого, і на основі акрілатного АК, і на основі кремнійорганічного ДО і т.д. Тому в позначення входять цифри, що свідчать про призначення лакофарбового матеріалу, наприклад: ґрунтовка - 0; шпаклівка - 00; атмосферостійкі матеріали - 1, обмежено атмосферостійкі (для приміщення) - 2; водостійкі - 4; спеціальні - 5; маслобензостійкі - 6; хімічно стійкі - 8; електроізоляційні - 9. Наступні цифри позначають номер рецептури, під яким вона значиться на заводі, який виготовляє лакофарбові матеріали.

Дивлячись на позначення (марку) лакофарбового матеріалу, легко можна уявити, що перед вами. Наприклад, Гф-020 – це гліфталева (ГФ) ґрунтовка (0) рецептури № 20; Ак-070-поліакрилатна (АК) ґрунтовка (0) рецептури № 70; Эп-140-епоксидна (ЭП) атмосферостійка (1) рецептури № 40; Ко-811-кремнійорганічна (ДО) термостійка (8) рецептури № 11 тощо.

За властивостями і призначенням всі лакофарбові матеріали можна поділити приблизно на 24 групи, кожна з яких містить кілька марок матеріалів, об'єднаних своїми специфічними властивостями, наприклад термостійкістю, або атмосферостійкістю, або хімічною стійкістю тощо.

В усьому світі безупинно ведуться роботи із синтезу нових лакофарбових матеріалів, удосконалюються методи нанесення й вивчається механізм захисної дії лакофарбових покриттів. Особлива увага приділяється створенню лакофарбових матеріалів, що не містять токсичних і горючих органічних розчинників.


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я