5. Краски для защитных систем

Опубликовано user01 - вт, 01/10/2017 - 15:40

Состав красок

Как правило, краски состоят из связующего вещества, пигментов, наполнителей, растворителей и добавок.

Связующие вещества

Связующее вещество образует покрытие, которое сцепляется с окрашиваемой поверхностью; содержащиеся пигменты связываются друг с другом при помощи связующего вещества.

Связующее вещество в значительной степени определяет характеристики и эксплуатационные параметры покрытия, такие как адгезия, прочность сцепления и срок службы. Механизм высыхания краски: свойство, зависящее от связующего вещества.

Связующие вещества в красках являются главным образом органическими макромолекулярными полимерами или способными к реакции смолами, которые образуют полимеры в процессе высыхания. Синтетические полимеры и каучуки являются наиболее важной группой связующих веществ. На основании механизма высыхания связующего вещества краски разделяются на обратимые покрытия (физически высыхающие краски) и необратимые покрытия. Необратимые покрытия далее подразделяются на высыхающие на воздухе краски, водорастворимые диспергированные краски и химически высыхающие краски. Лакокрасочные продукты называются по типу связующего вещества, например, алкидные, эпоксидные, хлоркаучуковые, полиуретановые, акриловые или виниловые краски.

Пигменты и наполнители

Пигменты - это мелкодисперсные порошки, которые создают цвет и укрывистость покрытия. Антикоррозионные защитные пигменты также способны замедлять или предотвращать коррозионную реакцию.Наполнители влияют на ряд характеристик покрытия, такие как блеск, срок службы и пригодность к нанесению кистью. Наполнители также увеличивают плотность пленки.

Растворители

Назначение растворителей – растворять твердые смолы и полимеры и уменьшать вязкость связующего. В водорастворимых красках растворители также используются для формирования пленки.

Хотя после нанесения растворители испаряются из покрытия, их вклад в формирование и свойства пленки очень важен.

Растворители часто являются легковоспламеняющимися жидкостями, и большинство из них образуют пары и дымы, вредные для здоровья.

По температуре вспышки растворителя краски подразделяются на легковоспламеняющиеся (и горючие) жидкости следующих классов:

  • Чрезвычайно воспламеняющиеся (символ «F+»): температура вспышки < 0°C
  • Воспламеняющиеся (символ «F+»): температура вспышки от 0 до 21 °C
  • Горючие: (без символа)температура вспышки от 21 до 55 °C

Если температура вспышки превышает 55°C, лакокрасочные продукты не классифицируются как воспламеняющиеся жидкости. Если температура вспышки находится в диапазоне 55–100 °C, действуют только нормативные документы, регулирующие разрешения на хранение горючих жидкостей.

Новый Регламент ЕС No 1272/2008 относительно правил классификации, маркировки и упаковки веществ и смесей (далее, CLP) по-новому определяет критерии классификации, применимые к растворителям. Регламент вступает в силу поэтапно в 2010 г. и 2015 г.

Некоторые из растворителей, используемые в красках, классифицируются как летучие органические соединения (VOC).

Разбавитель

♦ Разбавитель – это летучая жидкость, добавляемая к краске для разжижения, которая может быть или растворителем, или водой. Краски так же разделяются на водоразбавляемые или разбавляемые органическими растворителями.

При разбавлении лакокрасочного продукта необходимо всегда соблюдать инструкции, предоставляемые производителем краски.

Добавки

Обычно краски содержат несколько добавок в небольших количествах. Добавки требуются для получения определенных свойств, связанных со сроком хранения, вязкостью и отверждением. В водорастворимых красках, например, использование добавок очень важно.

Типы краски

Краски могут быть классифицированы разнообразными способами, например, по:
- физическому состоянию (твердая/жидкая);
- механизму образования пленки;
- типу связующего вещества;
- пигменту;
- порядку покрытия в системе окраски;
- назначению.

В настоящем руководстве типы краски классифицированы по типу связующего вещества, и аббревиатуры используются в соответствии с ISO 12944-5.

Обратимые покрытия

В обратимых покрытиях (прежде - физически высыхающие краски) связующее вещество – завершенный полимер. Пленка образуется без химической реакции, необходимой, когда молекулы связующего средства присоединяются друг к другу после того, как летучий компонент краски испарился из пленки или расплавленная пленка остывает. Пленка может быть растворена в любой момент с помощью исходного растворителя, содержащегося в используемой краске.

Хлоркаучуковые краски - CR

В хлоркаучуковых красках связующее вещество представляет собой смесь или хлоркаучука и химически стойкого пластификатора, или хлоркаучука и смолы. Хлоркаучуковые краски используются для грунтовочных, промежуточных и верхних слоев на металлических и бетонных поверхностях. Хлоркаучуковая пленка выдерживает воздействие химикатов в распыленном виде и воды при погружении. У нее хорошая стойкость к воздействию климатических факторов.

Акриловые краски - AY

В акриловых красках связующее вещество - это смесь акриловых полимеров и подходящего пластификатора. Акриловые краски используются для грунтовочных, промежуточных и верхних слоев в системах окраски, стойких к воздействию климатических факторов.

Поливинилхлоридные краски - PVC

В поливинилхлоридных красках связующее вещество – это смесь сополимеров поливинилхлорида и пластификаторов. Поливинилхлоридные краски используются для грунтовочных, промежуточных и верхних слоев в системах окраски, стойких к воздействию климатических факторов.

Необратимые покрытия

Первоначально покрытие высыхает физически вследствие испарения летучих растворителей (если используется растворитель), затем происходит химическая реакция или соединение частиц связующего вещества (в водорастворимых диспергированных красках). Этот процесс является необратимым, что означает, что 
пленку нельзя растворить после отверждении, используя исходный растворитель или, в красках, не содержащих растворителя, используя растворитель, стандартный для рассматриваемого типа краски.

Высыхающие на воздухе краски (окисление)

В красках, высыхающих на воздухе (т.е. механизм высыхания основывается на окислительной перекрестной сшивке), связующее вещество является отверждаемым масляным материалом или его производным. Кислород в окружающем воздухе присоединяется к двойным связям связующего вещества, и начинается процесс перекрестной сшивки.

Алкидные краски - AK

В алкидных красках связующее вещество является модифицированной маслом полиэфирной, эпоксидной или уретановой смолой.

Алкидные краски (такие как эпоксидные эфиры и уретановые масла) высыхают под действием кислорода окружающего воздуха после того, как из пленки испарился растворитель. Для формирования пленки требуется температура свыше +5 °C. Алкидные краски могут быть или растворимыми в растворителе, или водоразбавляемыми.В алкидных грунтовках используются антикоррозионные защитные пигменты.

Алкидные краски применяются для окраски конструкций, предназначенных как для внутреннего, так и для наружного применения в средах с коррозионными категориями C1 – C4.

Воднодисперсионные краски (однокомпонентные)

В воднодисперсионных красках связующее вещество представляет собой полимер в виде водной дисперсии (крохотные шарики ø 0,05–0,25 мкм). После испарения воды из пленки шарики полимера соединяются друг с другом, чтобы образовать целостную пленку. Процесс высыхания является необратимым, и покрытие нельзя диспергировать или растворить в воде после отверждения.

В красках, предназначенных для металлических поверхностей, используются антикоррозионные защитные пигменты и ингибиторы коррозии. Чаще всего применяются полимеры, такие как акриловая смола (AY), виниловые полимеры или полиуретаны (PUR).

Такие покрытия отличаются хорошей стойкостью к воздействию климатических факторов. Пленка является термопластиком и обладает хорошей стойкостью к воздействию растворителей и воды.

Химически высыхающие краски

Формирование пленки у химически высыхающих красок происходит в результате реакции, когда жидкая смола с небольшим размером молекул становится перекрестно-сшитой, при этом увеличивается размер молекул. Перекрестно-сшитое покрытие не растворяется после отверждения в исходном растворителе и практически не размягчается под воздействием тепла.

У двухкомпонентных красок имеет место реакция перекрестного сшивания компонентов краски: базового компонента и отвердителя.

Двухкомпонентные эпоксидные краски EP

Двухкомпонентные эпоксидные краски являются лакокрасочными материалами (ЛКМ), в которых для перекрестного сшивания эпоксидной смолы обычно используются амины и амиды. После соединения компонентов готовая к использованию смесь имеет ограниченную жизнеспособность. Для образования 
пленки обычно требуется температура свыше +10°C. Более низкие температуры также возможны, если применяются специальные отвердители.

Эпоксидная пленка не растворяется в растворителях, характеризуется хорошей адгезией к поверхности и твердостью, что означает хорошие механические свойства. ЛКМ отличается хорошей стойкостью к воздействию щелочей, соляных растворов, разбавленных кислот, масел, жиров и растворителей. Под воздействием климатических факторов эпоксидные покрытия легко подвергаются мелению (под влиянием УФ-лучей). Эпоксидные краски имеются в следующих модификациях: на основе растворителя, водоразбавляемые и не содержащие растворителей. Жидкая эпоксидная смола и отвердитель используются в качестве связующего в эпоксидных покрытиях, не содержащих растворителя или содержащих растворитель в минимальных количествах. Такой лакокрасочный материал обычно имеет небольшую жизнеспособность. Краска обычно наносится с помощью распылителя с раздельной подачей компонентов. При нанесении в один слой образуется сухая пленка толщиной 250-1000 мкм. Эпоксидные ЛКМ, армированные стекловолокном, маркируются с помощью аббревиатуры EPGF.

Эпоксидные комбинации (EPC) могут быть модифицированы с использованием, например, углеводородной смолы, каменноугольной смолы, акрила или винила.

Эпоксидные ЛКМ на основе каменноугольной смолы применяются для заглубленных в почву или погруженных в морскую воду конструкций.

Двухкомпонентные полиуретановые краски PUR

♦ Полиуретановые краски – это двухкомпонентные краски. Связующее вещество – смола, содержащая гидроксильные группы (т.е. полиол), такие как акриловая или полиэфирная смола.

Использование алифатических изоцианатных соединений в качестве отвердителя, обусловливает прекрасное сохранение декоративных свойств покрытия даже при эксплуатации вне помещений.

Использование ароматических изоцианатов способствует быстрому высыханию и обусловливает лучшую химическую стойкость, но покрытие желтеет и подвергается мелению под воздействием УФ-излучения. Для образования пленки требуется температура выше 0 °C.

Полиуретановые комбинации (PURC) могут быть модифицированы с использованием, например, углеводородной или каменноугольной смол. Такие покрытия применяются для заглубленных в почву или погруженных в морскую воду конструкций, предназначенных для соответствующей среды погружения.

Оксиран-эфирные краски (национальная аббревиатура - OX)

♦ Оксиран-эфирные краски являются растворимыми в растворителе лакокрасочными материалами с высоким сухим остатком. В двухкомпонентных оксиран-эфирных красках связующим веществом является смола, содержащая оксирановые группы, а отвердитель – полимер, содержащий карбоксильные группы. Пленка медленно отверждается при комнатной температуре, поэтому высыхание обычно ускоряют путем сушки покрытия в печи при температуре от +60 до +150 °C.

Оксиран-эфирное покрытие характеризуется хорошей адгезией к стальной поверхности и, в сочетании с грунтовкой, краска подходит для нанесения на другие металлические поверхности. Химическая стойкость и стойкость к воздействию климатических факторов у покрытия довольно хорошие. Пленка эластичная и механически прочная.

Оксиран-эфирная краска, наносимая без грунтовки на металлическую поверхность, обычно содержит антикоррозионные защитные пигменты.

Краски, отверждаемые при помощи влаги

Пленка образуется при испарении растворителей. Химическая перекрестная сшивка происходит, когда связующее вещество подвергается воздействию влаги окружающего воздуха.

Полиуретановые краски, отвердевающие при помощи влаги

Перекрестная сшивка происходит даже при температуре ниже 0 °C, если влажность окружающего воздуха достаточная.

Цинк этилсиликатные краски ESI (одно- или двухкомпонентный этилсиликат)

Связующим веществом для цинкэтилсиликатных красок является органический силикат, а пигментом цинковая пудра.

Цинк-этилсиликатная краска способна хорошо выдерживать высокие температуры, механические напряжения и pH-нейтральные растворители. Краска подходит для грунтовочного покрытия в средах коррозионных категорий C4, C5-I и C5-M.

Краски, требующие сушки в печи или камере

Образование пленки у красок, требующих сушки в печи или камере, происходит при высокой температуре (+120 – +180 °C), когда компоненты связующего вещества взаимодействуют друг с другом.
Алкидные краски, требующие сушки в печи или камере
Связующее вещество - это тощая алкидная смола и аминовая смола.
Полиэфирные краски, требующие сушки в печи или камере
Связующее вещество - это полиэфир и аминовая смола.

Порошковые материалы

Порошковые материалы – это лакокрасочные материалы в виде порошка. Связующим веществом для химически высыхающих порошковых материалов является эпоксид, акрил, полиэфир, полиуретан или силикон. Порошок обычно наносится с помощью электростатического распыления. Окончательная пленка образуется в печи (камере), когда порошок плавится и полимеризуется, формируя покрытие, при температуре от +140 до +200 °C (5-20 мин.).

Койлкоутинг (окраска металлических лент в рулонах)

♦ Койлкоутинг – это непрерывный процесс покрытия металла на промышленной линии нанесения покрытий с использованием краски, требующей сушки в печи. Материал, на который наносится покрытие, представляет собой металлический лист: холоднокатаная сталь (CRS), горячеоцинкованая сталь (методом окунания) (HDG) или алюминий.

Как правило, применяется система двойного покрытия, включающая в себя грунтовочный и верхний слой. Наиболее распространенными связующими веществами являются полиэфир (PE), полиуретан (PUR) и поливинилидендифторид PVDF . Обратную сторону листа обычно покрывают эпоксидной краской. Покрытия имеют хорошую стойкость к воздействию климатических факторов и поддаются сгибанию (например, в профилированные кровельные листы).