Лакокрасочная продукция, ее виды, свойства покрытий, основные составляющие

Определение лакокрасочных покрытий

Лакокрасочные покрытия – тонкий плёночный слой, который образуется вследствие испарения влаги из лакокрасочных материалов из-за проникновения кислорода.

Такой слой соответствовать некоторым стандартам и иметь ниже перечислены качества:

1. Декоративность (улучшение внешнего вида, разнообразие цветовой гаммы, свойство глянцевания).
2. Химические параметры (способность противостоять вредным атмосферным воздействиям, щелочной и газовой агрессивности, кислотным ожогам, негативным влияниям разных смесей на химической основе. Защита обработанной поверхности от водных, нефтяных, бензиновых, масляных, эмульсионных пятен).
3. Физико-химические свойства (устойчивость к износам, долговечность, возможность противостояния внешним физическим действиям, эластическую стабильность, гибкость, склеивание).
4. Защитные качества (устойчивость к переменам показателей внешней атмосферы и перепадам температуры, невосприимчивость к световой активности и влиянию морозов.)
5. Малярно-технические параметры (податливость к шлифованию, полированию, зачищению).
6. Электроизоляция (окрашенная поверхность должна отвечать требованиям пожарной безопасности)
7. Специализированные лакокрасочные материалы обязаны включать необходимые добавки, соответствующие их назначению.

Лакокрасочная продукция также используется для защитных процессов металлических поверхностей от воздействия коррозий.

Особенности лакокрасочной продукции

Особенности лакокрасочных материалов разделяются на несколько видов: физико-химический, малярно-технический и химический.

Физико-химические особенности включают в себя параметры данных по плотности, вязкости, влажности и времени возникновения плёночного покрытия.

К малярно-техническим параметрам относят комфортность при использовании материала. Это понятие включает в себя текучесть, переливчатость, лёгкость нанесения, качество перетирки, насыщенность.

Химические особенности это, долевой компонентный состав продукта, сумма наполнительной массы, количество солей, отвечающих за образование плёнки и растворение воды и другие свойства.

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.

Состав лакокрасочной продукции

Компонентной основой лакокрасочных материалов служат плёночные преобразователи, пигментированные наполняющие вещества, пластифицирующие средства, растворительные и катализаторные добавления.

Плёночные преобразователи в лакокрасочных материалах, играют основополагающую роль. Именно они помогают прочному и равномерному закреплению на обрабатываемой площади.

После окашивания они образуют прочный слой, основательно сцепленный с поверхностью. Плёночные преобразователи обеспечивают связь наполнителей и пигментированными веществами, должны хорошо растворяться в органических средствах, иметь хорошие параметры склеивания с покрытием, а по мере высыхания превращаться в прочный, защитный слой.

К плёночным преобразователям следует отнести полимерные смолы и смолы, содержащие алкиды, полиуретан, метакрилаты, хлористый винил и др. Сюда же можно причислить канифольные вещества, битум, копал и асфальт.

Приведём основные виды плёночных преобразователей.

Состав и назначение компонентов ЛКМ.

Все лакокрасочные материалы (лаки, краски и эмали) содержат в своем составе связующее вещество, пигменты и наполнители, растворители, а также целый ряд специальных добавок (стабилизаторы, эмульгаторы, антисептики, фунгицидные добавки и т.д.), предназначенных для повышения их технологических и эксплуатационных характеристик.

Косвенным показателем наличия добавок, как, впрочем, и качества остальных составляющих, является цена продукта. Несмотря на то, что добавки присутствуют в сравнительно небольших количествах, стоимость их достаточно высока, поэтому не следует ожидать безупречного качества от дешевых красок.

Лакокрасочные материалы делятся на две большие группы: водоразбавляемые составы и составы, содержащие летучие органические растворители. Твердая непрозрачная пленка, образующаяся при отверждении нанесенного на поверхность изделия ЛКМ, выполняет защитно-декоративные функции.

Проще говоря, она должна скрыть под собой поверхность и защитить ее от возможных механических воздействий, а также обеспечить необходимый уровень визуального комфорта. Эти свойства ЛКМ обеспечиваются его рецептурой, т.е. свойствами входящих в состав ЛКМ компонентов и их соотношением в рецептуре.

• Пленкообразователь (связующее) – основной компонент любого ЛКМ, вещество, способное после отверждения тем или иным способом образовывать достаточно твёрдую плёнку на окрашиваемой поверхности и хорошо прилипающую к нему. От свойств связующих в значительной мере зависит удобонаносимость ЛКМ, скорость отверждения (высыхания), прочность и долговечность образовавшегося покрытия.
• Пигменты – выскокодисперсные неорганические или органические вещества, нерастворимые в пленкообразователях и способные образовывать с нимизащитные, декоративные, или декоративно-защитные покрытия. Пигменты придают цвет ЛКМ, укрывистость (непрозрачность), увеличивают твердость, атмосферостойкость покрытия, улучшают защитные, декоративные и другие свойства.
• Наполнители – белые или слабоокрашенные выскокодисперсные неорганические или органические вещества, отличающиеся более низким показателем преломления света, чем пигменты. Они не обладают защитными и декоративными свойствами, но могут частично заменять дорогостоящие пигменты и улучшать свойства ЛКМ и покрытий на их основе. Наполнители часто выполняют специфические функции (например, повышают вязкость красок, армируют покрытия, препятствуя образованию потеков на вертикальных и наклонных поверхностях, понижают блеск покрытия).
• Функциональные добавки – компоненты рецептуры ЛКМ, обычно вводимые в малых количествах (как правило, не более 1 – 2%), и придающие ЛКМ и покрытию на его основе специальные свойства. Например:
• реологические добавки – препятствуют оседанию пигментной части и расслоению ЛКМ под действием силы тяжести при хранении ЛКМ, а также придают ЛКМ свойство тиксотропии – способности не образовывать потеки;
• смачиватели, диспергаторы – вещества, обеспечивающие эффективное диспергирование пигментов и наполнителей в растворе пленкообразователя;
• матирующие добавки – вещества снижающие степень блеска ЛКП.
• сиккативы – вещества, обеспечивающие высыхание ЛКМ, пленкообразователь которых отверждается за счет реакции окисления кислородом воздуха;
• антиоксиданты – вещества, препятствующие образованию окисных пленок на поверхности ЛКМ при их изготовлении и хранении.

Для водно-дисперсионных (ВД) ЛКМ можно упомянуть:

• эмульгаторы – вещества, обеспечивающие стабильность эмульсии ВД-красок;
• антифризы – вещества, препятствующие замерзанию водно-дисперсионных ЛКМ при пониженных температурах и обеспечивающие восстановление свойств ЛКМ после нескольких циклов заморозки-разморозки.
• фунгицидные добавки – вещества, входящие в состав ЛКМ и обеспечивающие защиту окрашиваемой древесины от плесневых грибов и насекомых.
• антисептики – вещества, входящие в состав водно-дисперсионных ЛКМ и препятствующих их разрушению при изготовлении и хранении в таре под воздействием бактерий и микроорганизмов.
• Растворители – жидкие компоненты рецептуры ЛКМ, обеспечивающие требуемую вязкость и текучесть.

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.

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.

Виды лакокрасочных материалов

Все лакокрасочные материалы делятся в зависимости от количества связующих веществ и их количества. Среди основных разновидностей таких материалов:

• Водоэмульсионные краски, где связующим веществом выступает обычная вода. А наполнители в таком виде красок могут быть самыми разными. Водная краска на клеевой основе хотя и является довольно стойкой, но легко может смываться обыкновенной водой. Обычно ее приготавливают самостоятельно, используя в качестве компонентов: клей, мел и красители, для достижения нужного оттенка.
• Известковые краски не обладают такой же стойкостью. Изготавливают их из негашеной извести и различных цветовых пигментов. Для большей стойкости в эту краску при приготовлении добавляют немного растительного масла или олифы.
• Водно-дисперсионная краска пред непосредственным нанесением на поверхность, разбавляется водой и в нее добавляется нужный пигмент. Но после высыхания такая краска не смоется водой. Чтобы приготовить такую краску, применяют: ПВА, каучуки, акрилы. Самыми эффективными и стойкими считаются акриловые краски.
• Масляная краска изготавливается на основе олифы в сочетании с несколькими другими компонентами. Эти краски обладают специфическим запахом, но их расход меньше, а качество и внешний вид после нанесения – эффектнее.
• Эмали относятся к неводным краскам и чаще всего применяются при окрашивании полов. Они более выносливы к истиранию и механическим воздействиям. Пример — эмаль ПФ-115.
• Нитрокраска приготавливается на основе нитролака и могут быть матовыми, прозрачными и кислотными. Чаще всего применяются в окрашивании разных предметов мебели. Наносится нитрокраска тонким слоем, поэтому необходимо для полного окрашивания нанести несколько слоев, хотя каждый слой высыхает практически моментально.
• В основе приготовления лаков лежат смолы или полимеры, а растворителями могут выступать ацетон, олифа, этанол или эфирные масла. Хотя лаки имеют привлекательный блестящий вид, они чаще применяются в защитных целях для деревянных или металлических конструкций.
• Краска-грунтовка используется как промежуточный этап между обработкой и покраской поверхностей. Их основная цель – создать надежное соединение краски с поверхностью. Грунтовки приготавливаются на основе цинка, металлического цинка, алкидной грунтовки, эпоксидов и полиуретана.
• Шпатлевки предназначаются для выравнивания внешних поверхностей зданий. Могут быть масляными, клеевыми и лаковыми. После нанесения, декоративные шпатлевки не нуждаются в покраске, в отличие от шпатлевок обычных.

Обозначения отечественных лакокрасочных материалов

Условные обозначения отечественной лакокрасочной продукции одинаковое для большинства производителей. Состоит такое обозначение из 5 специальных групп знаков.

К примеру, обозначение «Эмаль МЛ-1110 серо-белая» имеет целый специализированный шифр, который сможет прочитать тот, кто разбирается в особенностях маркировки лакокрасочных материалов. В данном обозначении словом «Эмаль» обозначается первая группа, обозначающая тип лакокрасочного материала.

Это может быть эмаль, лак, краска или грунтовка. Масляные краски содержат вместо слова «краска» название пигмента, который использовался во время приготовления, например, «сурик».

Обозначение «МЛ» — это вторая группа, в которой инициалы указывают на разновидность связующего вещества.

Цифра «1» — это третья группа обозначений, в которую входят цифры от 1 до 9, обозначающие условия применения и предназначение данного материала. Цифры могут обозначать: стойкость к осадкам, степень защиты, водостойкость, стойкость к воздействию нефтепродуктов и бензина, а также химических реагентов, термостойкость и электроизоляционность.

Число «110» обозначает четвертую группу, которая содержит порядковый номер материала, состоящий из одной или нескольких цифр.

Зарубежные бренды и разновидности

Российские рынки лакокрасочных материалов заполнены сегодня не только отечественной, но и зарубежной продукцией известных производителей. Среди таких поставщиков находятся: Германия, Польша, Англия, Турция и другие страны.

Продукция каждого зарубежного производителя имеет свою индивидуальную систему обозначений. Это могут быть как буквенные, так и цифровые обозначения, соответствующие назначению и способу изготовления лакокрасочного материала.

Чаще всего, лакокрасочная продукция от известных мировых производителей отличается идеальным соотношением цены и качества. Наиболее качественными, эффективными и практичными, но наряду с этим и дорогостоящими считаются краски:

• Caparol (Германия);
• Tikkurila (Финляндия);
• Viva Color (Эстония);
• Beckers (Швеция).

Хотя в России поставляют лакокрасочные материалы и такие страны-партнеры, как Венгрия, Словакия, Чехия, Болгария и другие, но качество этой продукции, в отличие от перечисленных брендов намного хуже.

Виды ЛКМ, понятие комплексного покрытия.

• Олифы применяют для приготовления масляных и разведения густотертых красок, масляно-смоляных лаков, грунтовок, шпатлевок. Они применяются также для грунтования и олифки древесины и других пористых поверхностей перед окраской. Высыхая на воздухе, олифы образуют мягкие эластичные пленки с невысокими защитными и механическими свойствами.
• Грунтовки – это материалы, являющиеся суспензиями пигментов, как правило, противокоррозионных (или пигментов с наполнителями) в пленкообразующем веществе и образующие после высыхания однородную непрозрачную пленку, которая должна надежно защищать окрашиваемую поверхность (металлическую – от коррозии, древесину – от гниения) и обеспечивать надежное сцепление этой пленки как с окрашиваемой поверхностью, так и с материалами, которые наносятся поверх грунтового слоя (заполнение пор древесины и штукатурки, обеспечения водо- и воздухонепроницаемости покрытия. Грунтовки наносят непосредственно на подготовленную к окраске поверхность изделий и после их отверждения на слой грунта наносится шпатлевка или эмаль.
• Шпатлевки – материалы, представляющие собой вязкую пастообразную массу, состоящую из смеси пигментов с наполнителями в пленкообразущем веществе. Предназначены для заполнения неровностей и углублений, пазов, выбоин, швов, стыков, т.е. сглаживания окрашиваемой поверхности изделий. Шпатлевки состоят из пленкообразователей, наполнителей, дешевых, чаще всего природного происхождения, пигментов и небольшого количества растворителей. Обычно шпатлевку наносят на предварительно загрунтованную поверхность слоем толщиной до 300 мкм. Перед нанесением последующих окрасочных слоев шпатлевочный слой подвергают сухому или мокрому шлифованию. В быту применяются алкидные, нитроцеллюлозные, эпоксидные и другие шпатлевки.
• Краски – это суспензии пигментов или их смеси с наполнителями в пленкообразующем веществе (например масле, олифе, эмульсии, казеине, латексе), которые после высыхания образуют непрозрачную окрашенную однородную пленку. Масляные краски выпускаются готовыми к употреблению и густотертыми, которые перед применением разбавляются олифой. Кроме того, к масляными краскам относятся цинковые, титановые и литопонные белила.
• Эмали – это суспензии пигментов или их смесей с наполнителями в синтетических смолах или других высокомолекулярных соединениях, растворенных в органическом растворителе, образующие после высыхания непрозрачную твердую пленку с различной фактурой. В зависимости от типа пленкообразователя выпускают алкидные (глифталевые и пентафталевые) эмали, нитроцеллюлозные, кремнийорганические, карбамидно- и меламиноформальдегидные и другие эмали. Эмали, полученные замешиванием и растиранием пигментов с олифой, а затем разбавленные лаком, называют масляными эмалями. По физико-механическим и защитным свойствам эмали превосходят масляные краски.
• Лак – раствор пленкообразующих веществ в органических растворителях или в воде, образующий после высыхания твердую, прозрачную однородную пленку.
• Комплексное ЛКП – покрытие состоящее из нескольких слоев ЛКМ, располагающихся в следующем порядке: грунтовка, шпатлевка, эмаль, лак – при необходимости.

Рис. 1  Комплексное лакокрасочное покрытие

Функции лакокрасочных материалов

Лакокрасочная продукция представляет собой материалы жидкой, пастообразной и порошковой консистенции, которые при нанесении на поверхности вступают в химическую реакцию отвердения, образуя защитную или декоративную пленку. В зависимости от своего назначения составы могут выполнять различные функции:

• защищать покрытия от агрессивного воздействия внешней среды;
• улучшать декоративные качества поверхностей;
• повышать санитарно-гигиенические характеристики обрабатываемых оснований.

В  магазине лакокрасочных материалов можно найти как специализированные продукты, так и универсальные растворы, которые объединяют в себе сразу несколько функций. Предлагаемые товары отличаются легкостью в нанесении, высокой скоростью высыхания и многие годы после обработки основы сохраняют свои отменные эксплуатационные и физические характеристики.

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.

Статистика

Во всем мире производится ежегодно более 100 млн тонн лакокрасочных материалов, при этом более половины от всего этого количества используется в сфере машиностроения, в то время как четверть применяется в строительстве и ремонте.

Для изготовления лакокрасочных покрытий, которые потом применяются в отделке, используются предельно простые технологии производства, которые в основном предусматривают использование в качестве основы таких пленкообразователей, как водные дисперсии поливинилацетата, казеин, акрилаты и прочие аналогичные компоненты, основанные на жидком стекле.

В преимущественном большинстве случаев такие покрытия изготавливаются посредством нанесения специальных материалов в несколько слоев, благодаря чему достигаются максимально высокие показатели безопасности защищаемой поверхности.

В основном их толщина составляет от 3 до 30 мкм, при этом из-за таких низких показателей достаточно сильно затрудняется определение толщины лакокрасочного покрытия в бытовых условиях, где нет возможности использовать специальные приборы.