Свойства красочных составов и взаимодействие их с окрашиваемыми поверхностями
Качество лакокрасочных покрытий и их долговечность зависят от свойств красочных составов и прочности сцепления красочной пленки с поверхностями.
Красочные составы и сырье для их приготовления должны обеспечивать надежную защиту окрашиваемых поверхностей от воздействия окружающей среды в условиях эксплуатации. Эти условия весьма различны, поэтому неодинаковы и требования, предъявляемые к красочным составам. Но кроме специфических свойств, красочные составы должны обладать укрывистостью и реологическими свойствами — вязкостью и розливом, степенью измельчения пигментов и прочностью сцепления красочной пленки с поверхностью.
Пигментированные покрытия при нанесении на поверхность тонким и ровным слоем должны скрывать цвет окрашиваемой поверхности, делать его невидимым. Это свойство пигментов называется укрывистостью, или кроющей способностью. Укры-вистость зависит от степени дисперсности пигмента и разности показателей преломления света пигментами и связующим.
Зависимость укрывистости пигментов от размеров их частиц объясняется оптическими свойствами пигментов в красочной пленке. Луч света при падении на красочную пленку частично зеркально отражается на ее поверхности. Большая часть света пронизывает поверхность пленки и падает на частицы пигментов, которые под различными углами отражают его. Чем больше частиц пигментов встретит луч света на своем пути, тем в большей степени они будут отражены от окрашенной поверхности, и следовательно, в большей степени прикроют окрашенную поверхность, сделают ее невидимой. Но укрывистость, связанная с дисперсностью пигментов, имеет свой предел, и при размерах частиц меньше половины световой волны (0,2—0,4 мкм) пигментированная пленка делается прозрачной. Поэтому тонкость измельчения пигментов должна составлять от 1 до 10 мкм. Например, размер частиц цинковых белил равен 1 мкм; их укрывистость очень высокая.
При составлении пигментированных красочных составов необходимо учитывать разность относительных показателей преломления луча света пигментами и связующими. Ниже приведены относительные показатели преломления луча света в среде пигментов, наполнителей и связующих.
Сравнивая показатели преломления луча света связующими и пигментами, можно определить, в какой степени пигменты пригодны для использования с водными или неводными связующими. Например, титановые белила и растительные масла имеют значительную разность показателей преломления (2,23—2,70 для белил и 1,50 для масла). Следовательно, белила в сочетании с растительным маслом вполне пригодны для неводной окраски, так как дадут достаточно укрывистую пленку. Эти белила пригодны и для приготовления эмалевых красок, потому что разность показателей между синтетической смолой с растворителем и белилами также значительна. С уменьшением разности показателей преломления луча света укрывистость снижается.
Водные клеевые кодеры следует готовить с таким количеством клея, которое закрепляло бы пигменты в пленке на минимальной прочности. Колер лучше недоклеить, чем переклеить. Красочная пленка переклеенного колера всегда более темная и теряет матовость поверхности, диффузно рассеивающую световые лучи. Так как частицы мела окружены плотной клеевой оболочкой с показателем преломления 1,53, пигменты и связующее близки по показателям преломления, пленка теряет укрывистость и становится грязно-прозрачной. Пигменты же в верхней части пленки недоклеенного колера окружены воздухом с показателем преломления, равным 1.
При отделке поверхности ценных пород древесины, древесностружечных плит, имитационных отделках под древесину и камень применяют прозрачные пленки, сквозь которые хорошо просматривается текстура окрашенной поверхности. Такие пленки называются лессировочными. Прозрачная пленка получается при применении лазури железной, ультрамарина, краплака и других с показателями преломления 1,50—1,63 в сочетании с олифой или растворами смол с показателями преломления 1,50—1,53.
Вязкость красочных составов в значительной степени определяет качество окрасочных работ. Вязкость или внутреннее трение — это свойство жидкости или суспензии сопротивляться перемещению частиц под влиянием действующей на них силы.
Различают динамическую (абсолютную) вязкость, измеряемую в пуазах, относительную, устанавливаемую путем сравнения вязкости олифы или лака с вязкостью воды, и условную, определяемую скоростью истечения в секундах определенного объема жидкости через калиброванное отверстие при температуре 20 °С.
Для определения вязкости лакокрасочных материалов служат вискозиметры ВЗ-4 (рис. 1) и ВЗ-1 (ГОСТ 9070—59).
Вискозиметр ВЗ-4 емкостью стакана 100 см3 имеет калиброванное отверстие диаметром 4 мм. Применяют его для определения вязкости жидкостей и суспензий, которая находится в пределах от 20 до 140 сек. Для материалов с большей вязкостью используют вискозиметр ВЗ-1 с калиброванным отверстием диаметром 5,4 мм.
Механизированное нанесение красочных пленок, особенно повышенной толщины (до 80—100 мкм), отличается от окраски кистью или валиком более коротким временем обработки отдельных участков, при этом полная толщина пленки достигается одним проходом красочного факела краскораспылителя со скоростью окраски 0,8—1,2 м2/сек. При работе же кистью или валиком тот же участок обрабатывается по одному и тому же месту 3—4 раза взаимно перпендикулярными или параллельными движениями инструмента, причем каждая последующая обработка пленки выполняется все более легкими прикосновениями, предупреждая вначале текучесть, а затем помогая исчезновению штриховатости.
При окраске кистью производительность не превышает 0,02— 0,03 м2/сек, т. е. в сорок раз меньше механизированной. При такой скорости окраски, а также благодаря технике ее выполнения из свеженанесенной пленки растворитель в большей части испаряется, пленка загустевает, в ней образуется пространственная сетчатая решетка, препятствующая стеканию.
Повышенная толщина красочных пленок с сохранением достаточного розлива и минимальной текучести достигается:
– введением в красочные составы одновременно с медленно испаряющимися быстролетучих растворителей;
– использованием в качестве наполнителей талька, асбестина (силикат магния-кальция), сепиолита (силикат магния) и других компонентов анизодиаметричной формы, т. е. эллипсовидных, палочкообразных и пластинчатых;
– введением компонентов, способных к ускоренному гелеобразова-нию (желатинизации): искусственного кремнезема (аэросил), коллоидных глин (бентонит);
– приготовлением водоразбавляемых неводных эмульсионных кра. сочных составов (поливинилацетатных, стиролбутадиеновых) и водных эмульсионных с введением в них гидрофобных компонентов — масла, лака, а иногда и растворителей.
Растворители для разведения красочных составов при окраске строительных конструкций имеют длительные сроки испарения. Так, скорость испарения скипидара — 20,0, лакового керосина (уайт-спирита)— 54,0.
Поэтому для получения пленок с повышенными свойствами структурообразования в красочные составы вводят анизодиамет-ричные наполнители (тальк, сепиолит, асбестин), а также аэросил и бентонит или используют эмульсионные поливинилацетатные, стиролбутадиеновые и другие составы.
Составы, способные быстро восстанавливать структуру после ее разрушения, происшедшего в результате какого-либо механического воздействия, называются тиксотропными, а явление восстановления структуры — тиксотропией.
Условную вязкость тиксотропных составов определяют в полевых условиях по длине потека капли красочного состава на вертикально поставленном стекле (рис. 2).
Длина потека капли свежеперемешанного состава 2—3 см считается приемлемой для выполнения окрасочных работ пневматическими и гидродинамическими краскораспылителями.
Для выравнивания поверхностей, а также для декоративных отделок применяют различные пастообразные материалы, условную вязкость которых определяют погружением в них стандартного конуса (рис. 3).
Розливом, или растеканием, называется способность красочного состава в свеженанесенной пленке принимать совершенно гладкий вид. Степень розлива может быть удовлетворительной, замедленной, неудовлетворительной. При испытании масляных лаков и эмалей принято считать розлив удовлетворительным, если штрихи кисти исчезают ранее чем через 10 мин после нанесения; замедленным — если штрихи кисти исчезают через 10—15 мин. неудовлетворительным— когда штрихи кисти заметны через 15 мин после нанесения.
Дисперсность, или степень измельчения пигмента, определяется размерами его частиц, которые обычно неодинаковы (полидисперсны). Наиболее высокая укрывистость красочных составов достигается при использовании пигментов с размерами частиц от 0,2 до 10 мкм. Крупные частицы пигментов, превышающие толщину красочной пленки, недопустимы, так как делают окрашенную поверхность неровной и шероховатой.
Крупность частиц пигментов оказывает большое влияние на однородность красочных составов. Крупные частицы вызывают быстрое оседание пигментов, которые образуют на дне твердый осадок, снижают укрывисгость красочной пленки, а иногда изменяют цвет окраски (при пигментах разного цвета, значительно отличающихся по плотности и размерам частиц). Оседание пигментов в красочных составах называется седиментацией.
Прочность сцепления красочной пленки с окрашиваемой поверхностью (прилипание) имеет не меньшее значение, чем стойкость защитного покрытия. Если силы прилипания недостаточны, пленка отстает от поверхности и все защитное покрытие постепенно разрушается. Сила прилипания краски зависит от комплекса явлений: механического сцепления вещества пленки с поверхностью твердого тела, изобилующей порами и трещинами, в которые впитывается пленкообразующая жидкость, механически связывающая после отвердения пленку с твердым телом; кроме того, при окраске металлов происходит химическое или физико-химическое взаимодействие веществ красочного состава с поверхностным слоем, а также электростатическое сцепление, обусловленное притяжением зарядов двойного электрического поля, которое образуется между пленкой и поверхностью металла.
Для лучшего сцепления красочной пленки с поверхностью необходимо поверхности, подлежащие окраске, предварительно очищать от загрязнений, которые нарушают контакт поверхности с пленкой.
Пористая поверхность обеспечивает лучшее прилипание красочной пленки, но с увеличением пористости и шероховатости возникает необходимость втирания красочного состава, в противном случае глубокие поры не будут заполняться составом и прилипание красочной пленки произойдет лишь по выступающим местам поверхности.
Тонкая пленка лучше прилипает, чем толстая. В тонких красочных слоях пленка высыхает равномернее, усадочные явления при этом незначительны и окраска получается более ровной и гладкой.
Малярные работы - Свойства красочных составов и взаимодействие их с окрашиваемыми поверхностями
Остались вопросы по теме - "Свойства красочных составов и взаимодействие их с окрашиваемыми поверхностями", задайте их на