Большинство пленкообразующих веществ — олигомеры, способные к реакциям поликонденсации или полимеризации. К поликонденсационным пленкообразующим относятся алкидные (глифталевые или пентафтале-вые) и другие полиэфирные смолы, фенолоформальдегидные, эпоксидные и полиуретановые смолы. К полимеризационным пленкообразующим относятся смолы на основе винилхлорида, акрилатов, метакрилатов. В качестве пленкообразующих используются также природные смолы (канифоль, асфальты, битумы, пеки и др.), эфиры целлюлозы (нитрат, ацетат и ацетобутират целлюлозы, этил целлюлоз а) и окисленные масла (льняное, тунговое, талловое и др.), называемые олифами. Олифы на воздухе окисляются и полимеризуются до твердого состояния. Для ускорения полимеризации в олифы добавляют катализаторы — сиккативы (свинцовое, марганцевое или кобальтовое мыла).

Грунтовки, шпатлевки и краски представляют собой суспензии пигментов и наполнителей в лаках или олифах. Они могут содержать также специальные добавки — пластификаторы, сиккативы, отвердители, стабилизаторы и эмульгаторы. Краски, изготовленные на лаках, называют эмалевыми красками или эмалями, а изготовленные на олифе — .масляными красками.

Перед применением лакокрасочные материалы доводят до нужной вязкости с помощью разбавителей. Входящие в состав лакокрасочных материалов растворители, разбавители и другие компоненты обусловливают их высокую пожароопасность, взрывоопасность в смеси с воздухом, токсичность.

Лакокрасочные материалы могут наноситься на окрашиваемые поверхности самыми различными способами. Один из наиболее распространенных — пневматическое распыление. Этим способом можно наносить почти все лакокрасочные материалы, окрашивать изделия любых размеров и различных конфигураций как в массовом, так и в единичном производстве. Пневматическое распыление позволяет получать наиболее качественные по внешнему виду покрытия. Распыление может быть также безвоздушным и в электрическом поле высокого напряжения. Оба эти способа применяются только в промышленных условиях. Окунание и облив применяются в серийном производстве и неприменимы для быстросохнущих лакокрасочных материалов. При малых объемах окрасочных работ и для подкраски применяется нанесение лакокрасочных материалов кистью.

Наиболее экономичным способом нанесения лакокрасочных материалов, особенно для сложнопрофилированных изделий, таких как кузов автомобиля, является электроосаждение на катоде или аноде из водо-разбавляемых материалов — метод электрофореза. Благодаря высокой проникающей и рассеивающей способности водных растворов лакокрасочных материалов метод электрофореза позволяет наносить тонкий равномерный слой как на наружные, так и на внутренние поверхности изделия.

Лакокрасочные материалы делятся на группы в зависимости от входящих в их состав основных пленкообразователей и по преимущественному назначению.

Марка лакокрасочного материала слагается из буквенных обозначений группы и нескольких цифр, из которых первая указывает назначение материала, а остальные составляют порядковый номер регистрации материала.

Например: эмаль МЛ-197 — меламиноалкидная эмаль (МЛ), атмосферостойкая (1), регистрационный номер 97; грунтовка В-МЛ-0143 — водоразбавляемая (В), меламиноалкидная (МЛ), грунтовка (0), регистрационный номер 143.

—

Лаком называется раствор твердого пленкообразова-теля в растворителе. Иногда к лакам добавляют жидкий пленкообразователь. Основная масса лаков используется для приготовления красок, грунтов и других материалов.

Пленкообразователь предназначен для создания сплошной твердой покровной пленки лакокрасочного покрытия. К жидким пленкообразователям относятся натуральные и синтетические высыхающие масла (льняное, конопляное, хлопковое, подсолнечное и др.), на основе которых приготовляют масляные лаки и краски, масляные грунты и шпатлевки.

Твердыми пленкообразователями являются естественные смолы (шеллак, канифоль и продукты ее переработки, асфальт и т. д.) и синтетические термопластичные, термореактивные и отверждающиеся полимеры (глифталевые и резольные смолы, эфиры, целлюлозы и т. п.). Для усиления тех или иных свойств пленкообразо-вателей часто их получают в виде смеси. Например, масля-но-смоляные пленкообразователи, состоящие из смол и олифы, применяют при изготовлении распространенных глифталевых и пеНтафталевых эмалевых красок.

Процесс формирования лакокрасочных покрытий для различных пленкообразователей протекает по-разному. Пленкообразователи, в которых за время высыхания не происходит химических превращений, называются н е-превращаемыми, а полученные из них покрытия — обратимыми.

Пленкообразователи, способные в процессе высыхания претерпевать химические превращения, называются превращаемыми. В этом случае пленкообразователями служат ненасыщенные смолы и масла или термореактивные полимеры. Высыхание материала помимо испарения растворителя сопровождается реакциями полимеризации, поликонденсации и окисления с образованием покрытий с пространственной структурой макромолекул.

Краски представляют собой красящие вещества, приготовленные на разных основах и предназначенные для нанесения нескольких слоев на загрунтованные и шпатлеванные поверхности. Краски в зависимости от основы подразделяются на эмали (эмалевые краски) и масляные краски.

Эмалью называют суспензию твердого красящего вещества (пигмента) в лаке с добавлением при необходимости пластификаторов, разбавителей и сиккатива. Водоэмульсионные эмали содержат, кроме того, до 20% воды, заменяющей часть разбавителя с целью понижения вязкости материала. Эмали подразделяются на нитроэмали, глифталевые эмали, меламиноалкидные эмали, мочевинные и другие эмали.

Нитроэмали представляют собой растворы нитроцеллюлозы с добавкой пластификаторов, смол и красящих пигментов. В качестве растворителей используют смеси бутилацетата, этилацетата, бутилового и этилового спиртов, толуола.

Глифталевые эмали готовятся на основе глиф-талевой смолы, содержащей до 50% высыхающих масел. В качестве растворителей и разбавителей применяют сольвент, ксилол, толуол й их смеси с уайт-спиритом.

Меламиноалкидные эмали получают растворением алкидной и меламидноформальдегидной смолы в органических растворителях с добавлением различных пигментов.

Масляные краски вырабатываются в виде густотертых паст, состоящих из 20…50% олифы, 5… 10% уайт-спирита или скипидара и сухих пигментов и наполнителей, перетертых в краскотерочных машинах. На месте потребления густотертые масляные краски доводят до малярной вязкости растворителями — олифой, бензином. Для ускорения процесса сушки в них вводят сиккатив.

Пигменты. Для приготовления всех видов красок и эмалей необходимы пигменты. Наибольшее распространение в качестве пигмента получили превращенные в порошки окислы металлов (железа, свинца, цинка, титана и др.), некоторые тщательно помолотые природные неорганические вещества (мел, охра) и алюминиевая пудра. Основное назначение пигментов — придать краске желаемый цвет. В отличие от красителей они нерастворимы в лаках и олифе и поэтому должны поддерживаться при окраске во взвешенном состоянии. Другими словами, масляные и эмалевые краски представляют собой суспензии, а это обстоятельство отражается на свойствах покрытия. При высыхании нанесенной на изделие краски взвешенные в ней пигменты определенным образом упаковываются, от чего возрастает прочность покрытия, повышается его атмосферостойкость и т. д.

Грунт — первый слой лакокрасочного покрытия, обеспечивающий надежную адгезию между окрашиваемой поверхностью (металлом, деревом и т. п.) и последующими слоями покрытия. Поэтому грунт должен обладать способностью удерживать на себе последующие слои покрытия за счет взаимопроникновения материалов. Нанесение грунта обеспечивается с помощью грунтовок, представляющих собой суспензию пигментов и наполнителей в лаках. В состав грунтовок входят связующие вещества (масляные лаки, олифы, нитролаки и т. п.). Наполнителями служат тальк, мел. Пигменты и наполнители грунтовок должны быть мелкодиспергированы, чтобы проникать во все мелкие поры поверхности. Для обеспечения необходимой вязкости при нанесении грунтовок в них вводят растворители, а для ускорения сушки грунтового покрытия вводят сиккативы. Толщина покрытия грунтом составляет 15…20 мкм, поэтому грунтовое покрытие не выравнивает неровности окрашиваемых поверхностей.

Шпатлевка служит для выравнивания окрашиваемой поверхности за счет заполнения имеющихся на ней углублений. Шпатлевка представляет собой пастообразный материал, состоящий из лака или олифы, пигментов и наполнителя, в качестве которого используется мел. Шпатлевка может наноситься на грунтовку разными способами: шпателем, распылением и т. д. Для нанесения распылением шпатлевку разводят разбавителем. Для заделки крупных изъянов поверхности шпатлевку наносят шпателем (местная шпатлевка). Общую шпатлевку осуществляют с помощью краскораспылителя. Шпатлевка при высыхании дает трещины, поэтому общая толщина шпат-левочного слоя должна быть не более 2 мм, а отдельных слоев — не более 0,5 мм. Шпатлевки должны обеспечить хорошее сцепление с грунтами и возможность шлифовки после высыхания.

Таким образом, основные лакокрасочные материалы наносятся на подготовленную к окрашиванию поверхность в следующей последовательности: грунт — шпатлевка — краска.

—

Составные части лакокрасочных материалов. Лакокрасочные материалы состоят из пленкообразователей, пластификаторов, красящих веществ, наполнителей, растворителей,-разбавителей, (в некоторых случаях сиккативов и отвердителей.

Пленк о образ о ват елям и называются нелетучие природные или искусственные (синтетические) продукты, способные после высыхания образовывать на поверхности тонкую, сплошную прочную пленку. Основными пленкообразователями для химически стойких лакокрасочных материалов являются синтетические смолы.

Синтетические искусственные смолы получают в результате сложных химических процессов, называемых реакциями конденсации и полимеризации. В зависимости от способа получения смол их разделяют на конденсационные (феноло-формальдегидные и др.) и полимеризационные (перхлорвиниловые, полистирольные, кремнийорганические и др.).

Пластификаторами (мягчителями) называются вещества, повышающие эластичность красочных пленок. Пластификаторы должны иметь незначительную летучесть, обладать хорошей растворяющей способностью в отношении смол (пленкообразователя), быть устойчивыми к действию света и коррозионным средам, обладать способностью смешиваться с растворителями в любых соотношениях.

Наиболее широко в химически стойких синтетических красках применяют следующие пластификаторы: дибу-тилфталат (ГОСТ 8728—66), трикрезилфосфат (ГОСТ 5728—51), совол и хлорпарафин (ТУ МХП 2056—49).

Красящие вещества бывают минерального или органического происхождения. Красящие вещества, способные растворяться в пленкообразователях, называются красителями, нерастворяющиеся — пигментами. Для получения прочной и ровной пленки необходимо, чтобы размер частиц пигмента не превышал толщины пленки.

Наполнителями называются добавки, вводимые в лакокрасочные материалы для разбавления слишком насыщенных и укрывистых нерастворимых осадков красителей, для более плотного их осаждения и закрепления. В качестве инертных наполнителей применяют мел, тальк, тяжелый шпат и др., в качестве активных наполнителей —. гидрат окиси алюминия и баритовые белила, а также их смесь.

Растворители и разбавители — это летучие жидкости (бензин, ацетон, дихлорэтан и др.), применяемые для растворения пленкообразователей и улетучивающиеся в процессе высыхания лакокрасочного покрытия.

Растворитель должен обладать определенной скоростью улетучивания, хорошими растворяющими свойствами, иметь наименьшую токсичность. В некоторых -случаях растворители для одних видов пленкообразователей могут являться разбавителями для других пленкообразователей.

Разбавители представляют собой жидкости, которые в отличие от растворителей не растворяют пленкообразователь, а вводятся в лакокрасочные составы для уменьшения расхода растворителя. При доведении лакокрасочных составов до рабочей вязкости обычно применяют разбавители с более низкой температурой кипения, чем растворители.

Во избежание расслоения лакокрасочного состава необходимо соблюдать определенное соотношение между количествами разбавителя и растворителя, которое зависит от их характера, вида и концентрации пленкообразователя. При выполнении антикоррозионных работ используют следующие растворители и разбавители.

Уайт-спирит (ГОСТ 3134—52) — продукт перегонки нефти; светлая прозрачная жидкость, по запаху напоминающая бензин. Уайт-спирит применяют при разведении масляных и эмалевых красок, а также битумных и глиф-талевых лаков.

Сольвент каменноугольный (ГОСТ 1928—67) — побочный продукт перегонки каменного угля; слегка желтоватая жидкость с неприятным запахом. Промышленность выпускает сольвент четырех сортов с различной плотностью; чем выше плотность, тем лучшим растворителем он является. Сольвент применяют для растворения лакокрасочных материалов на масляно-смоляной, битумной и битумно-масляной основе, а также для доведения до рабочей вязкости перхлорвиниловых эмалей и лаков.

Растворитель Р-4 (ГОСТ 7827—55) представляет собой смесь, состоящую из бутилацетата (12%), ацетона (26%) и толуола (62%). По внешнему виду растворитель Р-4 — это однородная, бесцветная жидкость. Используют его для разбавления перхлорвиниловых лакокрасочных материалов, а также для доведения их до рабочей вязкости.

Растворитель № 646 (ГОСТ 5630—51) — смесь летучих органических жидкостей (спирты бутиловый и этиловый, ацетон, толуол и др.). По внешнему виду это однородная, бесцветная и прозрачная жидкость; применяют его для разведения нитроглифталевых лаков и эмалей и эпоксидных эмалей.

Разбавитель Р-40 (ВТУ УХП 86—56) — смесь ацетона (20%), толуола (50%) и этилцеллозольва (30%);
применяют его для разбавления эпоксидных груит-шпатлевок.

Разжижитель Р-5 — смесь летучих органических веществ (бутилацетата, ацетона, ксилола); предназначен для разбавления эмалей и лаков на перхлорвиниловой смоле и на сополимере хлорвинила и винилиденхлорида.

Сиккативы — материалы, вводимые в небольших количествах в состав масляных лаков, эмалевых и масляных красок для ускорения их высыхания. В качестве сиккативов используют вещества, в состав которых входят металлы: кобальт, марганец, свинец, цинк, кальций.

Отвердители — добавки, вводимые в состав некоторых лакокрасочных материалов на основе синтетических смол (эпоксидных, феноло-формальдегидных и др.) для отвердения смол.

Отвердители по характеру своего действия разделяются яа отвердители, требующие нагревания, и отвердители, применяемые при комнатной температуре. При антикоррозионных работах наиболее часто используют отвердители, не требующие нагрева, к числу которых относятся полиэтиленполиамин, гексаметилендиамин, диэтилентриамин, смеси аминов и др.

Виды лакокрасочных материалов. Все лакокрасочные материалы можно разделить на лаки, краски, эмали.

Лаки представляют собой растворы пленкообразующих в летучих органических растворителях (бензине, толуоле, спирте и др.), образующие на поверхности при высыхании твердую блестящую пленку.

Краски получают при введении в состав лакокрасочных материалов, кроме пленкообразующих и растворителей, тонкоизмельченных нерастворимых пигментов, наполнителя и пластификатора.

Эмали приготовляют путем введения в лаки пигментов; в отличие от красок эмали содержат меньше наполнителя, имеют лучший тон, блеск и розлив.

В зависимости от природы пленкообразователя лакокрасочные материалы, используемые для нанесения антикоррозионных покрытий, разделяются на следующие виды: битумные, глифталиевые, на основе перхлорвини-ловых, кремнийоргаяических, феноло-формальдегидных и фурилавых смол, полиуретановых соединений, эпоксидные лакокрасочные материалы, наиритовые и тиоколовые составы, хлорсульфированные полиэтилены.

Лак праймер (битумный) готовят из бензина и нефтяного битума БН-IV в соотношениях 1:1 и 1:3. Применяют его для антикоррозионной защиты при грунтовке металлических, бетонных и других поверхностей.

Лак кислотостойкий БТ-783 (ГОСТ 1347—67) — раствор битума или асфальта и растительных масел в органических растворителях. Лак БТ-783 устойчив против действия разбавленных минеральных кислот и растворов солей; применяют его для окраски металлических и других строительных конструкций, а также для защиты наружных поверхностей оборудования. В отдельных случаях лак БТ-783 используют вместо праймера в качестве грунтовочного раствора.

Лак битумный БТ-577 (ГОСТ 5631—70) — раствор сплава битумов и растительных масел в органических летучих растворителях. Применяют его для окраски металлических поверхностей, а также для приготовления краски АЛ-577, которую готовят непосредственно перед применением путем введения в лак 15—20% алюминиевой пудры. Краской АЛ-577 окрашивают наружные поверхности химического оборудования, трубопроводов и других сооружений для защиты их от действия слабых газообразных коррозионных сред.

Каменноугольный лак (кузбасслак) (ГОСТ 1709—60) — раствор каменноугольного пека в ароматических соединениях, являющихся продуктами коксования угля. По внешнему виду лак представляет собой однородную вязкую жидкость, не содержащую механических примесей. Этим лаком окрашивают металлические, железобетонные, кирпичные и’другие поверхности, подверженные действию газообразных коррозионных сред.

Каменноугольный лак в зависимости от его назначения и качества применяемого растворителя изготовляют двух сортов: А и Б. Для повышения срока службы покрытий из каменноугольного лака в него вводят около 34% железного сурика (кузбасскраски) или 15—20% алюминиевой пудры.

Лак этиноль (ТУ 966-3465—57) приготовляют растворением в некоторых органических растворителях отходов производства искусственного каучука с добавкой 2—3%) стабилизаторов. В чистом виде лак этиноль применяют сравнительно редко из-за хрупкости получаемой пленки и быстрого растрескивания лакового покрытия. Для улучшения качества этинолевого покрытия в состав лака вводят измельченные каолин, графит, асбест и другие наполнители, а также нефтяные битумы БН-IV и БН-V в количестве от 10 до 20% от массы лака.

Лак этиноль используют для защиты от коррозии строительных конструкций и наружных поверхностей оборудования. Этинолевые покрытия обладают устойчивостью к действию слабых растворов солей, щелочей, разбавленных минеральных и органических кислот, а также газообразных коррозионных сред. Лак этиноль применяют также для изготовления асбовинила.

Перхлорвиниловые лакокрасочные материалы (лаки, краски и эмали) представляют собой растворы перхлорвиниловой смолы в летучих растворителях с добавлением других смол, пластификаторов и пигментов. Лакокрасочные материалы на основе перхлорвиниловой смолы подразделяются на атмоеферостойкие краски и эмали марок ПХВ и ХВ, химически стойкие грунтовки, эмали и лаки марки ХС и фасадные краски марки ХФ.

Грунтовки, эмали и лаки перхлорвиниловые применяют для защиты в комплексном многослойном химически стойком покрытии наружных поверхностей технологического оборудования (иногда и внутренней поверхности), различных сооружений и строительных конструкций от воздействия газообразных коррозионных сред, слабых растворов кислот, щелочей и солей при температуре от —40 до 60° С.

Перхлорвиниловые грунтовки ХСГ-26, ХС-010—это раствор сухой Перхлорвиниловой смолы в смеси летучих органических растворителей с добавлением пигментов и пластификаторов. Эмали ХСЭ получают путем совместного растворения перхлорвиниловой и алкидной смол в смеси летучих органических растворителей с добавлением пигментов и пластификаторов. Лаки ХСЛ, ХВ-77 — это раствор сухой перхлорвиниловой -смолы в смеси летучих органических растворителей с добавлением пластификаторов.

Время высыхания перхлорвиниловых лакокрасочных материалов при температуре 18—22°С не должно превышать 1 ч; прочность пленки при изгибе -на шкале гибкости ШГ (ГОСТ 6806—53) не должна быть более 1 мм.

Шпатлевки ХВ-00-4 и ХВ-00-5 — -смесь пигментов и наполнителей, затертых на различных пленкообразователях. Шпатлевки используют под перхлорвиниловые покрытия.

Бакелитовый лак, который применяют при выполнении фаолитовых работ (см. стр. 67), используют для нанесения лакокрасочных покрытий. В зависимости от физико-химических показателей и назначения бакелитовые лаки для покрытий выпускают марок ЛБС-1, ЛБС-2, ЛБС-3, ЛБС-4, которые отличаются между собой по содержанию сухого остатка, свободного фенола, вязкости и продолжительности полимеризации.

Бакелитовые лаки в чисто-м виде и с некоторыми наполнителями (тальк, каолин молотый, андезит, кварц и др.) применяют для антикоррозионной защиты различной химической аппаратуры и деталей к ней.

Бакелитовые отвержденные пленки устойчивы при температуре до 100 °С к действию соляной и плавиковой кислот всех концентраций, 50%-ных растворов серной и фосфорной кислот, растворов различных солей, а также различных газов, влажному хлору, сернистому газу, хлористому водороду и др. Бакелитовые покрытия разрушаются при действии на н-их азотной кислоты, концентрированной серной и фосфорной кислот, растворов щелочей и некоторых других химических соединений.

К недостаткам бакелитовых покрытий следует отнести их хрупкость и чувствительность к резким изменениям температур.

Материалы на основе эпоксидных смол выпускают в виде грунтовок, шпатлевок, эмалей, лаков и клеев. Материалы, изготовленные с применением эпоксидных смол, отличаются хорошей сцепляемостью с поверхностями металлов и пластических масс, незначительной усадкой при отвердевании, водостойкостью, кислото- и щелочестойкостыо.

В настоящее время на основе эпоксидных смол промышленность выпускает следующие марки материалов: шпатлевки и грунтовки Э-4020 (ГОСТ 10277—62), ЭП-0010, Э-4022, ЭП-09-Т; эмали ЭП-74-Т, ОЭП-4171 (ТУ ЯН-21—57), ОЭП-4173-1, ЭП-6-56 (ТУ П-133—61); лаки — Э-4100 (ТУ ЯН-35—58), Э-55; Э-4001.

Шпатлевки Э-4020, ЭП-0010 и Э-4022 в разбавленном виде можно применять в качестве грунтовок для щело-честойких, водостойких и бензостойких ‘покрытий. Эти шпатлевки представляют собой густую тестообразную массу, состоящую из смеси пигментов, наполнителей, эпоксидной смолы, пластификатора и органических растворителей.

Лак Э-4100 представляет собой 30%-ный раствор смолы в смеси растворителей с добавкой 3% отвердителя №1 (50%-ный раствор гексаметилендиамина в этиловом спирте). Этот лак обладает высокой твердостью, водо- и щелочестойкостью.

Лаки на основе фу рилов ой смолы ФЛ-1, ФЛ-4, Ф-10 (ВТУ ГКХ П-186—60) представляют собой растворы фурилово-феноло-ацетальной смолы в спирто-ацетоновой смеси. Лаки устойчивы против кислых сред; их можно применять как в чистом -виде, так и с кислотостойким наполнителем (графитом и др.).

Перед употреблением лаки, выпускаемые в виде густой жидкости, разбавляют смесью спирта с ацетоном (1:1) до малярной консистенции. Для отверждения покрытия при 20 °С в лаки вводят катализаторы (контакт Петрова), а для первого слоя, наносимого на металлическую поверхность, для образования защитной пленки на металле добавляют ортофоофорную кислоту в количестве 2—3% от массы лака.

Лакокрасочные материалы на основе циклокаучука (ВТУ П-192—64) — продукты тепловой обработки натурального каучука в среде фенола в присутствии катализатора. Промышленность выпускает на основе циклокаучука грунтовки КЧ-034 и эмаль КЧ-728 (МРТУ 6-10-598-68) желтого и белого цвета, которые состоят из раствора циклокаучука в уайт-спирите с добавкой пигментов и пластификаторов. Покрытия из лакокрасочных составов на основе циклокаучука устойчивы в кислых (за исключением окислительных) и щелочных средах. Эти составы применяют для защиты от коррозии строительных конструкций и сооружений.

Лакокрасочные материалы на основе хлорсульфированного полиэтилена выпускают (опытными партиями) в виде лака и эмали. Лак ХСПЭ — это раствор сухого хлорсульфированного полиэтилена в ксилоле или толуоле с добавлением стабилизатора. Эмаль ХСПЭ разных цветов получают при введении в лак ХСПЭ перетертых пигментов.

Лак ХСПЭ и эмаль ХСПЭ используют для нанесения трещиностойких химически стойких покрытий, пригодных для эксплуатации в пределах температур от —60 до + 130° С. Покрытия на основе ХСПЭ устойчивы в газовой среде, содержащей хлор, хлороводород, сернистый и серный газы, окислы азота и другие агрессивные газы, а также в растворах минеральных кислот, щелочей и солей.