Материалы основного лакокрасочного слоя
Лаки (от слова laksha (лакша), которым в древнем священном индийском языке санскрит называли шеллак (смола, выделяемая лаковыми червецами) и позднее — нем. Lack) представляют собой жидкие растворы пленкообразующих веществ в органических растворителях или воде, образующие после нанесения на поверхность и высыхания твердую, прозрачную (обычно блестящую) и однородную пленку с хорошей адгезией к материалу изделия. Иногда лаки могут быть и непрозрачными (например, кузбасслак). Кроме двух основных компонентов лаки могут содержать различные добавки — пластификаторы, отвердители, сиккативы и другие вещества, улучшающие свойства лакового покрытия.
В зависимости от характера отверждения различают лаки, образующие пленки в результате:
— испарения растворителя (спиртовые, нитроцеллюлозные и др.);
— химических реакций полимеризации и поликонденсации (полиэфирные, мочевиноформальдегидные и др.);
— совместного процесса испарения растворителя и химической реакции.
Названия лаков чаще всего соответствуют составу пленко-образователей (нитроцеллюлозные, масляные, полиэфирные) и реже - растворителей (спиртовые, водорастворимые). Однако названия эти достаточно условные, поскольку в состав лака часто входят несколько видов растворителей и связующих.
Спиртовые лаки состоят из синтетических полимеров, растворенных в спирте или смеси спирта с другими летучими растворителями. Пленки спиртовых лаков образуются в результате испарения растворителя и могут быть снова растворены в нем. Спиртовые лаки (канифольные, шеллачные, канифольно-шеллачные, карбонильные и др.) чаще всего находят применение в столярно-мебельном производстве.
Масляные лаки — растворы природных или синтетических полимеров (смол), модифицированных высыхающими маслами в растворителях с добавкой сиккативов. Масла они содержат больше, чем смолы. В зависимости от соотношения масла и смолы они подразделяются на жирные, средние и тощие.
Пленки масляных лаков обладают высокой эластичностью, морозо- и водостойкостью. Однако из-за дефицитности масел и длительности высыхания имеют ограниченное применение. В основном используются для наружной и внутренней отделки по дереву (мебель, деревянные полы и др.).
Смоляные лаки содержат смолы больше, чем масла. В зависимости от вида пленкообразующего компонента их подразделяют на нитроцеллюлозные, полиэфирные, поливинилхлоридные, полиуретановые, акриловые, перхлорвиниловые, мочевиноформальдегидные и др.
Нитроцеллюлозные лаки (нитролаки) представляют собой растворы нитроцеллюлозы (коллоксилина) совместно с пластификатором в летучих органических растворителях. Растворяя нитрат целлюлозы в смеси активных органических растворителей (ацетоне, эфирах уксусной кислоты) и вводя в состав другие смолы (аминоформальдегидные, алкидные), получают различные по твердости, светостойкости и блеску быстросохнущие нитролаковые покрытия, способные полироваться. Они могут быть холодного и горячего нанесения. Затвердевают в течение 15...30 мин, однако наносить их следует тонкими слоями, поскольку твердение происходит с поверхности и углубляется внутрь материала. Применяют нитролаки в основном для лакирования мебели и различных изделий из древесины внутри помещений. К недостаткам таких покрытий относятся также низкая стойкость к химическому и механическому воздействию.
Отдельную группу составляют водорастворимые лаки. Они в большинстве случаев представляют собой дисперсии, образуемые небольшими по размерам капельками пленкообразующего компонента (акрилового, акрилполиуретанового, полиуретанового и др.), равномерно распределенного по объему воды. Органического растворителя в них может содержаться от 0 до 15%. К положительным свойствам таких составов относятся: полное отсутствие или очень низкая концентрация паров растворителя в воздухе; они не горючи; имеют хорошую адгезию; образуют эластичную пленку; отлично передают особенности распила, текстуры и фактуры древесины, не «поджигают» ее и не желтеют со временем.
Акриловые лаки на водной основе считаются наиболее экологически чистыми, что позволяет избежать токсичных воздействий на человека как в процессе производства работ, так и при эксплуатации готовых изделий. Они не горючи, что выводит их в разряд пожаробезопасных, имеют достаточно высокие показатели прочности, эластичности и способны сохранять первоначальный цвет и естественную фактуру древесины. Область применения их обусловлена техническими характеристиками, указанными производителем.
Большую часть всех производимых лаков в настоящее время используют для получения эмалевых красок и грунтовок.
Эмали – суспензии пигментов или их смесей с наполнителями в лаке, образующие после высыхания непрозрачную твердую пленку с различным блеском и фактурой поверхности, т. е. пигментированные лаки. В зависимости от состава основных пленкообразующих веществ, различают эмали масляные, феноломасляные, алкидные, алкидно-стирольные, акриловые, полиуретановые, полиэфирные, нитроцеллюлозные, перхлорвиниловые и др. Однако несмотря на широкий ассортимент лакокрасочной продукции на рынках нашей страны, преобладающим видом эмалей продолжают оставаться алкидные. Например, ПФ-115 и улучшенные ее варианты с индексами «люкс», «экстра», «супер», «био» или под различными торговыми марками «ТЕКС», «Ореол», «ТИКОЛЛОР», «dtifa», «Flamingo», «Согех» и др. Употребляемые термины «эмаль» и «краска» достаточно близки, но не тождественны.
Красками называют однородные суспензии пигментов или их смесей с наполнителями в пленкообразующих веществах (олифе, эмульсии, латексе), которые используются для получения непрозрачного покрытия, закрывающего текстуру поверхности окрашиваемого материала.
В зависимости от типа пленкообразующего вещества краски подразделяют на: клеевые, минеральные, масляные и эмалевые,
Клеевые краски производятся на основе водных растворов органических полимеров: эфира целлюлозы, крахмала, поливинилового спирта, казеина. По свойствам они близки к вододисперсионным краскам, но в отличие от них менее устойчивы к влаге. Поэтому применяются в основном для окраски сухих помещений, в том числе при реставрационно-восстановительных работах.
Силикатные краски тоже входят в группу водоразбавлемых составов, но минерального происхождения. Получают их на основе жидкого калийного стекла, содержащего улучшающие органические добавки и пигменты. Незначительное количество полимера (менее 5%) обеспечивает им стойкость при хранении и возможность применения в однокомпонентном варианте. Они хорошо сцепляются практически с любой поверхностью, образуя прочные физико-химические связи, стойкие к любым атмосферным явлениям. Силикатные краски обладают высокой воздухо- и паропроницаемостью, однако имеют низкие гидрофобные показатели. Они применяются исключительно для окраски минеральных поверхностей и своей популярностью во многом обязаны реставраторам, широко применяющим их для ремонта исторических зданий.
Натриевое жидкое стекло для красок не применяется, так как создает выцветы. Другие минеральные краски (цементные, известковые) применяются гораздо реже.
Масляные краски представляют собой суспензии неорганических пигментов и наполнителей в олифах, изготовленных из растительных масел с достаточно высокой способностью к высыханию или маслосодержащих алкидных смол. При высыхании они образуют твердые и эластичные покрытия в результате окисления кислородом воздуха. Такие краски выпускаются двух типов: густотертые (содержание олифы 12...20%), требующие перед употреблением разбавления олифой, и готовые к употреблению (содержание олифы 30...50%).
Масляные краски не изменяют свой объем в процессе твердения, обладают стойкостью и долговечностью. Их можно применять для внутренней и наружной окраски по металлу, дереву и просохшей штукатурке. Однако в настоящее время большинство масляных JIKM применяют лишь в качестве художественных красок. Готовят их растиранием пигментов в отбеленном рафинированном льняном масле, иногда с добавками орехового или подсолнечного масла.
Водно-дисперсионные краски (водоэмульсионные, латексные), водонерастворимый пленкообразователь и пигмент в которых диспергированы в водной среде, образуя устойчивую суспензию, т. е. это пигментированные эмульсии полимера в воде (ГОСТ 28198 и СТБ 1197). Вода не растворяет, но разбавляет находящиеся в ней компоненты. Концентрация полимера составляет 40...50% по массе, а доля пигмента примерно в 1,5 раза ниже, чем в эмалях. В состав вододисперсионных красок входят также эмульгаторы, пластификаторы, стабилизаторы и по необходимости другие вещества, улучшающие свойства красок. Эмульгаторы покрывают тонкой пленкой частички полимера и препятствуют их коагуляции (слипанию).
Формирование красочной пленки на поверхности окрашиваемого материала происходит в результате обезвоживания краски, т. е. вода частично всасывается пористой подложкой, а частично испаряется. При этом глобулы полимера сближаются, контактируют и образуют пленку. Полное высыхание краски в зависимости от ее вида, характера подложки и условий твердения происходит в течение 12...24 ч. После этого покрытие становится твердым и водостойким. Растворить его можно только соответствующим растворителем. Основное достоинство таких красок — отсутствие в их составе органических растворителей, что обусловливает нетоксичность, взрыво- и пожаробезопасность.
В современных водно-дисперсионных красках в качестве пленкообразователей используют в основном сополимеры акрилатов (акриловые связующие), стирола с бутадиеном, винилхлорида, винилацетата, алкидные, эпоксидные, полиуретановые, силиконовые и другие смолы. Самыми дорогими из них являются красочные составы на эпоксидной и полиуретановых основах. Вместе с тем они в большей мере обеспечивают и специальные свойства покрытий: атмосферную, химическую, абразивную и термическую стойкость; высокую адгезию к различным подложкам, включая металл, древесину, пластмассы, бетон.
Наиболее востребованными в настоящее время являются красочные составы на основе акриловых связующих, которые придают красочному составу хорошую укрывистость, паропроницаемость, прекрасно колеруются с получением до 15 ООО различных цветов и оттенков. Акриловые краски просты в применении, быстро высыхают, хорошо сохраняют свой цвет, выдерживают интенсивное ультрафиолетовое облучение, представляют оптимальный компромисс между стоимостью и качеством при достаточно продолжительном сроке эксплуатации, порядка 10... 15 лет. Качественные акриловые краски позволяют создавать покрытия эластичные, способные перекрывать так называемые волосяные трещины (до 0,5 мм). Различные производители (фирмы) выпускают их под разными кодовыми названиями: «Белоснежка», «евростар», «мастер», «фасадная», «дахавая», «лазурь» и др.
Силиконовые краски представляют собой водные дисперсии синтетических силиконовых смол. Такие составы обладают высокими декоративными и эксплуатационными свойствами. Покрытия из них отличаются высокой эластичностью, прочностью, долговечностью и паропроницаемостью. При этом поверхность покрытия в процессе эксплуатации совершенно не увлажняется. Подходят практически для всех видов минеральных поверхностей, хорошо совместимы как с минеральными, так и с синтетическими красками. Особенно актуально их применение по штукатурке, поскольку силиконовые покрытия пропускают углекислый газ, необходимый для процессов карбонизации и твердения штукатурного состава. Выпускаются под разными кодовыми названиями фирм.
Для реставрации памятников архитектуры выпускаются акрилат-силоксановые краски, сочетающие в себе лучшие свойства акриловых и силикатных фасадных красок.
Разновидностью водно-дисперсионных красок являются мультиколорные, или мозаичные, составы, которые позволяют получать покрытия, имитирующие текстуру практически любого строительного материала (мрамора, гранита).
К высококачественным и перспективным краскам относят порошковые краски (смесь синтетических смол и пигментов с размером частиц порядка 0,1... 100 мкм), в которых полностью отсутствует органический растворитель. С применением таких красок в технологии лакокрасочных покрытий изменилось существовавшее столетиями представление о лаках и красках как обязательно жидких системах. Такие краски наносят на металлические поверхности методом электростатического или трибостатического напыления и подвергают горячей сушке при температуре 160...200 °С до образования покрытия с требуемыми свойствами. Полученные покрытия отличаются высокой стойкостью и долговечностью, минимальным влиянием на окружающую среду. Применяются для покрытия изделий различного назначения, в том числе алюминиевых профилей, архитектурных элементов, мебели и т. п.
Появились на рынке лакокрасочных материалов и так называемые инсектицидные, бактерицидные и фунгицидные краски, специально разработанные для уничтожения и отпугивания насекомых, а также противодействия болезнетворным организмам и аллергенам. Осваивается производство и так называемых интеллектуальных красок, способных менять свои физико-химические свойства в зависимости от условий эксплуатации покрытия, что позволит активно противостоять разрушительным факторам окружающей среды и увеличить срок службы покрытия.
В целом лакокрасочные материалы, представленные на белорусском рынке, можно условно подразделить на три категории:
— краски «эконом-класса» — большинство красок отечественных предприятий, производимых по собственным технологиям. Гарантия на них, как правило, — 5 лет;
— краски «среднего класса», или стандартные краски, в большинстве своем представляют продукцию тоже отечественных предприятий, но по зарубежным технологиям; имеют относительно невысокую стоимость по сравнению с престижными и достаточно хорошее качество по сравнению с красками эко- ном-класса. Гарантия на краски такого класса — 8... 10 лет;
— краски «класса престиж» — материалы известных брэндов, полностью произведенных на материнских предприятиях.
Однако разница в качестве стандартных красок и «класса престиж» не слишком велика.