Связующие (пленкообразующие) вещества

 

Связующими в красочных составах служат вещества, обеспечивающие сцепление частиц пигмента между собой и способные образовывать прочные пленки толщиной от размеров молекулы до сотен микрометров.

Высокомолекулярные пленкообразующие вещества подразделяют на непревращаемые (пленки образуются из раствора в результате испарения растворителя) и превращаемые (образование пленок сопровождается переходом линейных молекул в трехмерные пространственные полимеры). К первым относятся низкомолекулярные природные смолы, синтетические термопластичные смолы; ко вторым – высыхающие растительные масла.

Растительные масла в лакокрасочных составах применяют преимущественно в виде натуральных, полунатуральных и искусственных олиф.

Натуральные олифы получают путем варки льняного или конопляного масла при температуре до 200 °С. В целях ускорения высыхания олифы в процессе варки масел в них добавляют сиккативы (вещества, способствующие быстрому пленкообразованию и высыханию масляных красок). Таким образом, при изготовлении натуральной олифы осуществляется процесс полимеризации исходного мономера. Образование пленок на окрашенной поверхности происходит вследствие окисления кислородом воздуха тонкого слоя олифы. Пленка олифы после окисления становится устойчивой по отношению к веществам, растворяющим олифу.

Полунатуральные олифы получают обработкой растительных масел нагреванием до полимеризации или продуванием воздуха. Для придания полученным вязким продуктам необходимой жидкой консистенции их разбавляют органическими растворителями.

Полунатуральные олифы выпускают следующих наименований: олифа полимеризованная, олифа-оксоль, оксоль-смесь. Они содержат до 55 % уплотненных масел и 45 % растворителя. Полунатуральные олифы в настоящее время наиболее широко применяются в строительстве.

Искусственные олифы – это связующие, получаемые химической обработкой различных органических веществ. Они не содержат растительные масла или содержат их не более 35 %. Из большого ассортимента искусственных олиф в строительстве применяют следующие виды:

- глифталевая – раствор глифталевой синтетической смолы в органических растворителях с некоторым количеством (до 35 %) растительных масел;

- олифа-карболь – раствор органических кислот в уайт-спирите или других легких растворителях.

Лаки представляют собой растворы природных или синтетических смол в легких растворителях. Их разделяют на масляно-смоляные, синтетические, канифольные, битумные, пековые. Лаки масляно-смоляные представляют собой растворы в органических растворителях синтетических смол, модифицированных высыхающими маслами. Синтетические лаки – раствор синтетических смол в органических растворителях. Наибольшее применение в строительстве нашли перхлорвиниловый и другие синтетические лаки.

 

Пигменты

 

Пигменты - это окрашенные химические соединения, способные в порошкообразном состоянии смешиваться с жидкими связующими и образовывать красочные составы.

Различают пигменты минеральные (искусственные и природные) и органические. В строительстве используют главным образом минеральные пигменты, обладающие большой химической стойкостью, атмосферо- и светостойкостью, что особенно важно при покрасах наружных частей зданий и сооружений.

Пигменты характеризуются показателями основных свойств: укрывистости, красящей способности, тонкости помола, свето-, атмосферо- и огнестойкости. Укрывистость, или кроющая способность, характеризуется количеством пигмента в красящем составе, способным перекрыть цвет 1 м² поверхности. Красящая способность – это интенсивность окраски, характеризующаяся минимальным количеством пигмента, необходимым для придания белой окраске цветного тона. От красящей способности пигмента зависит его расход для получения тона в красочном составе.

Светостойкость характеризует способность пигмента сохранять свой цвет под действием света; по изменению окраски судят о степени светостойкости пигмента.

Пигменты минеральные природные включают в себя пигменты белые (мел, каолин), желтые (охра, сиена), красные (сурик железный, мумие), коричневые (умбра), серые (графит). Мел и каолин отмученные применяют в красящих составах на клеевых, казеиновых, силикатных и известковых связующих; их применяют в качестве наполнителя грунтовок и шпаклевок. Охра – природный пигмент, состоящий из глин и окиси железа от 10 до 25 %. Она свето- и щелочестойкая, применяется в масляных, клеевых, эмалевых и других составах.

Сиена натуральная отличается от охры повышенным содержанием окиси железа (35…70 % Fe₂O₃). Сурик железный (Fe₂O₃×FeO) – светостойкий пигмент, обладающий антикоррозионными свойствами, применяется для окраски металлических крыш.

Пигменты минеральные искусственные бывают белые (свинцовые, цинковые, титановые белила), красные (сурик свинцовый), желтые (крон свинцовый), черные (сажа), синие (ультрамарин, лазурь), зеленые (окись хрома) и др.

Свинцовые белила очень укрывисты, свето- и атмосферостойки, обладают высокими антикоррозионными свойствами. Недостатком их является токсичность.

Цинковые белила обладают хорошей укрывистостью, неядовиты, светостойки и сравнительно щелочестойки.

Сурик свинцовый (Pb₃O₄). Цвет от оранжевого до красного. Этот пигмент обладает стойкостью к действию щелочей, но в кислотах растворяется; хорошо защищает от коррозии.

Ультрамарин – искусственный синий пигмент, обладающий средней светостойкостью, щелочестоек, его применяют в основном для подцветки белых масляных и побелочных клеевых красок, для устранения их желтого оттенка.

Оксид хрома (Cr₂O₃). Этот пигмент обладает абсолютной стойкостью к действию света и большой стойкостью к действию высоких температур. Применяют его для приготовления всех видов красок.

 

Растворители и разбавители

 

Растворители – жидкие среды, в которых растворимое вещество равномерно распределяется в виде молекул или ионов. Они не вступают в химическое взаимодействие с растворяемым веществом и должны быть достаточно летучими, легко испаряться при высыхании раствора. Органические растворители предназначают для масляных красок и лаков, глифталевых и битумных веществ, эпоксидных, перхлорвиниловых и нитроцеллюлозных лаков и красок.

Скипидар – слабоокрашенная или бесцветная жидкость с характерным запахом – продукт деструктивной (без доступа воздуха) перегонки смолистой древесины (древесный скипидар) или разгонки смолы хвойных деревьев (живичный скипидар). К основной характеристике скипидара относится его нетоксичность. Нетоксичность скипидара позволяет использовать его для внутренних отделочных работ.

Скипидар является растворителем средней активности и применяется для разведения масляных, алкидных и других лакокрасочных составов, он легко воспламеняется и взрывоопасен.

Уайт-спирит – слегка окрашенная жидкость – продукт перегонки нефти, средняя фракция между тяжелым бензином и тракторным керосином.

Вследствие доступности и нетоксичности этого растворителя его широко используют для малярных работ при внутренней и наружной отделке. Он применяется для растворения масляных лаков и красок, а также для смывки ранее нанесенных затвердевших пленок масляных лаков и красочных составов. Растворяющие свойства уайт-спирита ниже, чем у скипидара.

Технический ацетон – бесцветная, прозрачная, легколетучая жидкость с характерным запахом, смешивающаяся с водой и спиртом в различных соотношениях. Ацетон получают при сухой перегонке древесины или синтетическим путем. Он является хорошим растворителем многих органических веществ, в том числе жиров и некоторых синтетических полимеров, благодаря чему имеет широкое применение в лакокрасочной промышленности.

Сольвент каменноугольный – прозрачная бесцветная жидкость – продукт коксохимического производства, получаемый в процессе ректификации фракций сырого бензола. Этот растворитель используется часто для разведения перхлорвиниловых, глифталевых и битумных лаков и красок в смеси с уайт-спиритом.

Разбавители. Жидкости, не растворяющие пленкообразующие вещества, а лишь уменьшающие вязкость красочных веществ, называют разбавителями. В отличие от растворителей они могут содержать связующие вещества. Разбавителями служат олифы или масляные эмульсии типа «вода в масле».

 

Масляные краски

 

Масляными красками называют красочные суспензии пигментов в олифе, в состав которых вводят также наполнители. По консистенции масляные краски подразделяются на густотертые и готовые к употреблению. Для получения густотертых красок пигменты тщательно растирают с олифой в специальных краскотерочных машинах с тем, чтобы все частицы пигмента были покрыты пленкообразующим веществом. Перед использованием густотертые краски разводят олифой до рабочей консистенции.

Состав масляных красок выбирают в зависимости от их назначения. Так, в масляные краски, предназначенные для антикоррозионной защиты открытых металлических конструкций (мостов, мачт и др.), вводят пигменты, содержащие соединения свинца, например, свинцовый сурик, свинцовые белила, крон свинцовый и др., так как вследствие взаимодействия соединений свинца с жирными кислотами олифы образуются нерастворимые в воде свинцовые мыла, повышающие прочность и водостойкость покрытия. К тому же пигменты, содержащие соединения свинца, обладают высокой атмосферостойкостью и характеризуются хорошим сцеплением со сталью.

Масляные краски применяют при защите стальных конструкций от коррозии, деревянных элементов от увлажнения, а также для окраски периодически увлажняемых поверхностей.

Наибольшей атмосферостойкостью и долговечностью обладают красочные составы на натуральных олифах. Красочные составы на искусственных олифах значительно дешевле, но менее атмосферостойки, поэтому их применяют преимущественно для окраски внутренних частей зданий (за исключением полов).

 

Эмалевые краски

 

Эмалевыми называют краски, приготовленные растиранием пигментов на различных лаках, в частности на масляном. Густотертые эмалевые краски разводят до рабочей консистенции жидким лаком с добавлением сиккатива и растворителей. После высыхания эмалевые красочные составы образуют блестящую пленку. В качестве пигментов в состав эмалевых красок вводят цинковые, титановые и литопонные1) белила, кроны, ультрамарин, сажу, железный сурик и некоторые органические пигменты.

По виду связующего эмалевые краски разделяют на масляные (на масляных лаках), нитроэмали (на нитроцеллюлозных лаках), глифталевые (на глифталевых лаках), перхлорвиниловые и т.п.

Пленки эмалевых красок на масляных лаках, отвердевшие без нагревания, при длительном воздействии влаги постепенно разрушаются, поэтому эти краски применяют только для внутренних работ. Нитроэмали применяют как для внутренней окраски помещений с температурой не выше 40 °С, так для наружных работ (нитроглифталевые эмали). Перхлорвиниловые эмалевые краски образуют водо- и атмосферостойкие пленки и применяются для окраски фасадов зданий.

 

Акустические материалы

Общие положения

 

Вдоль автомобильных дорог часто расположены жилые постройки, требующие защиты от неблагоприятных шумовых воздействий транспортных потоков. В этих случаях устраивают шумовые экраны с применением акустических материалов.

Акустические материалы делятся на два вида:

- звукопоглощающие;

- звукоизоляционные.

Звукопоглощающие материалы в дорожной отрасли используют главным образом в конструкциях звукопоглощающих экранов, а также в качестве звукопоглотителей для снижения звукового давления в помещениях производственных и общественных зданий.

Эффективность звукопоглощения тесно связана со структурными характеристиками и толщиной материала (h).

Наиболее распространенными звукопоглощающими материалами являются:

- минераловатные плиты с жестким скелетом на синтетическом или крахмальном связующем (минераловатные изделия). Минераловатные плиты на крахмальном связующем изготовляют путем подпрессовки и тепловой обработки минераловатного ковра, пропитанного крахмальным клеем и разрезанного на полосы. В качестве связующего используют состав (% по массе):

крахмал – 9,5,

мазут – 2,4,

парафин – 0,70,

вода – 87,4;

- плиты и маты на основе волокон из минеральной ваты, пропитанных связующим и скрепленные прошивкой нитями через обкладки из эластичных материалов;

- минераловатные плиты на битумном связующем. Однако такие плиты менее прочны и имеют более высокую плотность, чем изделия на синтетическом связующем, но при этом обладают высокими гидрофобными свойствами. Поэтому их применяют в основном для теплоизоляции холодильников.

Проблема борьбы с шумом на автомобильных дорогах и уличных магистралях в городах остается по-прежнему актуальной. Поэтому поиск эффективных шумозащитных материалов, сочетающих гашение шума с недефицитностью сырья, продолжается.