Материалы для отделочных работ: краски, лаки, обои

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

 

Для внешней и внутренней отделки зданий и сооружений служат различные отделочные материалы и изделия. Они предназначены для повышения эксплуатационных и эстетических качеств и стойко­сти строительных элементов против атмосферных и других воздей­ствий, придания им архитектурно-выразительного оформления. Разнообразие отделочных материалов достигается рациональным сочетанием их вещественного состава и форм, придаваемых отдельным изделиям. Особо высокая эффективность в архитектурной вы­разительности достигается использованием широкой гаммы цветов в результате применения многоцветных пигментов в красочных со­ставах, а нередко и в сырьевых — при производстве основных одно­родных и конгломератных материалов и изделий. К их числу отно­сятся: декоративный и цветной бетоны, цветной асфальтовый бетон и раствор, керамическая плитка и иные изделия из декоративной керамики, изделия из природных каменных материалов разных разме­ров и форм, а также искусственнее, имитирующие природные мате­риалы по текстурно-структурным признакам (мраморы, граниты и др.), цветные кровельные покрытия — металлочерепица, цементно-песчаная черепица и др. К ним относится еще и цветное стекло (смальта), впервые предложенное и использованное для мозаичных изделий М.В. Ломоносовым в середине XVIII в. Формированию эф­фективной отделки способствуют также металлические материалы, древесные и особенно широко — органические полимерные вещест­ва. Отдельные разновидности отделочных изделий изготовляют и из асбестоцементных, силикатных, картонно-бумажных и других мате­риалов, причем самым удобным отделочным материалом для стен служат обои. Но, как отмечено выше, наиболее альтернативными в отделочных работах всегда являются красочные, или точнее, лако­красочные материалы. Им посвящена данная глава. В настоящее время окраска в общем объеме отделочных работ фасадов зданий составляет более 50%.

Лакокрасочными называют природные или синтетические мате­риалы, наносимые в жидком состоянии на поверхность изделия тон­ким слоем и образующие после отвердевания покровные пленки. Покрывают изделия или конструкции лакокрасочными материала­ми с целью защиты их от вредного воздействия атмосферы, пара и газов, предохранения от коррозии, загнивания и возгорания, но главное, для повышения художественно-архитектурного качества фасадов и внутренних помещений жилых и промышленных зданий.

К лакокрасочным материалам относят: готовые красочные ве­щества (строительные краски), которые предназначены для образо­вания непрозрачного декоративного и защитного покрытия задан­ного колера; связующие вещества, пигменты и красители, служащие для изготовления красочных веществ; лаки, применяемые для обра­зования отделочного прозрачного покровного слоя; эмали и вспо­могательные материалы — шпаклевки и грунтовки, растворители и разжижители лаков и красок, пластификаторы и отвердители поли­мерных составов и некоторые специальные добавки, например сик­кативы.

В настоящее время наибольшее значение приобретают синтети­ческие лакокрасочные материалы, эмульсионные краски и новые минеральные красочные вещества, иногда требующие перед упо­треблением введения растворителей или разбавителей.

Качество лакокрасочных покрытий обусловливается главным образом пленкообразующим веществом. В зависимости от его раз­новидности установлена номенклатура лакокрасочных материалов. Основными компонентами этих материалов служат связующие ве­щества, пигменты и наполнители. Связующие вещества сцепляют частицы пигмента и наполнителя, образуют прочную пленку (слой) на обрабатываемой поверхности.

Связующими веществами могут быть: олифы — в масляных кра­сках; полимеры — в полимерных красках, лаках и эмалях; каучуки — в каучуковых красках; клеи — в клеевых красках; неорганические вяжущие — в цементных, известковых и силикатных красках.

ИСХОДНЫЕ ОСНОВНЫЕ СВЯЗУЮЩИЕ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА ДЛЯ ЛАКОКРАСОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

 

Для красочных веществ (красок) в качестве связующих органи­ческого происхождения и их ингредиентов применяют олифы, клеи, полимеры, растворители, пластификаторы (мягчители).

Олифы являются основным связующим веществом для приго­товления масляных красочных веществ. Они могут быть натураль­ными, полунатуральными и искусственными (синтетическими).

Натуральные олифы продукты нагрева до температуры 160—270°С («варки») растительных высыхающих масел (льняного, конопляного, тунгового) при непрерывном перемешивании и проду­вании (через масло) воздуха.

В целях ускорения высыхания олифы в процессе варки масел в них добавляют сиккативы — соли оксидов свинца, марганца, кобальта или растворы других металлических солей жирных кислот в органических растворителях. Таким образом, при приготовлении натуральной олифы осуществляется процесс полимеризации исход­ного мономера. Например, льняное масло по своей химической природе является глицерином, т. е. сложным эфиром трехатомного спирта, глицерина — С₃Н₅(ОН)₃ и жирных непредельных кислот. В результате продолжительного нагревания при температуре око­ло 270°С или продувании горячего воздуха (оксидации) молекулы масла соединяются друг с другом по месту двойных связей, имею­щихся у жирных кислот, т. е. полимеризуются, образуя макромоле­кулу полимера,. — олифы. Пленка, полученная после высыхания полимеризованного масла — натуральной олифы, содержит 100% масла и отличается повышенной водостойкостью, эластичностью, достаточной прочностью, глянцевитостью и атмосферостойкостью. Натуральные олифы применяют в строительстве для получения высококачественных красочных веществ. Вследствие дефицитности сырья их используют лишь для окраски металлических конструк­ций, оконных переплетов зданий, приготовления оконной замазки и т. п.

Полунатуральные олифы — вязкие продукты термообработки («варки») при температуре до 300°С некоторых полувысыхающих и невысыхающих растительных масел — подсолнечного, соевого или хлопкового. Кроме того, уплотнение масел при получении таких олиф достигается окислительной полимеризацией, путем продува­ния через слой масла воздуха, нагретого до 150°С. Полученные вяз­кие полимеризованные масла разбавляют до жидкой консистенции органическими растворителями.

Полунатуральные олифы бывают: олифа-оксоль, оксоль-поли-меризованная, оксоль-смесь. Такие олифы содержат до 45% органи­ческих растворителей и позволяют экономить исходные масла. Так, например, олифа-оксоль — продукт окисления продуванием возду­ха при нагревании льняного или конопляного масла с последующим добавлением растворителя (уайт-спирита) — широко используется для малярных работ в сооружениях I и II классов. В зависимости от исходного сырья олифу-оксоль выпускают двух марок: В и ПВ. Олифы марки В (из льняного или конопляного масла) используют для наружных и внутренних малярных работ. Олифу марки ПВ (из подсолнечного и других масел) используют для малярных работ то­лько внутри помещений. Полунатуральные олифы имеют более ши­рокое применение в строительстве, чем другие виды олиф. Следует отметить, что олифа-оксоль и натуральные олифы являются пожаро- и взрывоопасными материалами.

Пленки затвердевших полунатуральных олиф отличаются (по сравнению с пленками натуральных олиф) меньшей эластичностью, быстрым старением и меньшей долговечностью.

Искусственные (синтетические) олифы представляют собой пленкообразующие вещества, получаемые из непищевых продуктов и в отличие от натуральных или полунатуральных олиф, не содер­жат растительных масел или могут содержать их не более 30% по массе. Наибольшее применение в строительстве получили алкидные олифы: глифталевая, пентафталевая, состоящие из 50% алкиднои основы и 50% уайт-спирита, олифа-синтоль и олифа-карбоноль.

Глифталевая олифа является раствором глифталевого полимера в уайт-спирите с добавлением до 35% растительных масел. Оли­фа-синтоль - раствор продуктов окисления керосина в бензоле или некоторых других органических растворителях. Олифа-карбо­ноль — раствор алюминиевых и кальциевых солеи некоторых орга­нических кислот в уайт-спирите. Эти олифы предназначаются для

изготовления масляных и алкидных красочных веществ, а также используются при раз­бавлении густотертых красок до малярной консистенции.

Для характеристики и оцен­ки качества олиф (натуральных и полунатуральных) определя­ют их вязкость, цвет, прозрач­ность, количество сиккатива и растворителя, продолжитель­ность высыхания, эластичность пленки на изгиб. Кроме того, часто определяют число омыле­ния, кислотное и йодное числа.

 

Рис. 16.1. Определение вязкости натуральных олиф с помощью воронки НИЛКа:

1 — воронка; 2 — водяная рубашка; 3 — штуцер для выпуска воды; 4 — штуцер для впуска воды; 5 — кран для выпуска 100 мл олифы; 6 — колба мерная; 7 — выходное отверстие воронки

 

Вязкость относится к одно­му из важных показателей их качества. При значительной вязкости олифы красочное ве­щество с трудом распределяется на окрашиваемой поверхности, при малой вязкости — краска стекает с наклонных поверхно­стей. Вязкость олиф определя­ется с помощью специальных приборов (воронка НИЛКа, ви­скозиметр В3-4) и характеризуется временем истечения в се­кундах 100 мл испытуемого материала из стандартного отверстия прибора при температуре 20±2°С. Так, например, вязкость натуральных олиф при температуре 20°С, определенная с помощью воронки НИЛКа (рис. 16.1), составляет 4 —5 с. Вязкость тех же олиф по вискозиметру ВЗ-4 — 30 с.

Число омыления — количество миллиграммов щелочи, необхо­димое для омыления 1 г олифы. Чем большее количество кислот со­держится в олифе, тем больше число омыления. В олифах хорошего качества число омыления не менее 185.

Кислотное число показывает содержание свободных жирных кислот в маслах, олифах, лаках и характеризует продолжительность их высыхания. Оно соответствует количеству щелочи КОН, требую­щейся для нейтрализации свободных жирных кислот в 1 г масла. Высокое содержание свободных жирных кислот в олифе приводит к нежелательному замедлению процесса высыхания. Кислотное число натуральных олиф должно быть не более 6—7.

Йодное число показывает количество галоида в граммах (в пере­счете на йод), вступающего в химическое соединение со 100 г испы­туемого масла. Этот показатель характеризует степень ненасыщен­ности (содержание кратных, двойных связей) масла, олифы и других алифатических соединений. Йодное число характеризует также спо­собность масел к высыханию. Чем выше йодное число, тем интен­сивнее протекают процессы окисления и полимеризации, тем быст­рее олифа образует на окрашиваемой поверхности однородную и прочную пленку. Для натуральных олиф йодное число должно быть не ниже 160.

Продолжительность высыхания (отверждения) — это процесс превращения жидкой олифы в твердую^ достаточно прочную плен­ку. Различают высыхание «от пыли», т. е. момент образования тон­чайшей поверхностной пленки на слое олифы (степень 1) и полное высыхание по всей толщине нанесенного слоя (степень 3). Обычно натуральные олифы высыхают (отверждаются) под воздействием кислорода воздуха за 12 ч, а за 24 ч при нормальной комнатной тем­пературе происходит полное высыхание слоя.

Клеи для красочных веществ и приклеивания отделочных мате­риалов. В качестве пленкообразующих органических веществ в клее­вых красочных составах используют животные, растительные, ис­кусственные и полимерные клеи, обладающие высокой адгезионной способностью. В строительных красочных составах чаще всего при­меняют клеи следующих видов.

Животные клеи — мездровый, костный, казеиновый. Мездро­вый клей получают путем разваривания в воде мездры (кожных покровов животных) с последующим сгущением и сушкой раство­ра. Такой клей производят в виде плиток, дробленого и чешуйча­того клея. Костный клей — продукт переработки клеящего веще­ства, получаемого из обезжиренных костей животных. По техническим свойствам костный клей близок к мездровому, а именно; стойкость против загнивания стандартного 18%-го раство­рам 3 суток, рН в растворе — 5,6—6,0. Казеиновый клей в виде порошка состоит из казеина, гашеной извести, некоторых минера­льных солей и керосина. Казеин (кислотный) получают воздейст­вием минеральных или органических кислот на снятое молоко с последующей сушкой. Казеиновый клей не должен содержать по­сторонних примесей, следов плесени и гнилостного запаха. Его различают по маркам: «Экстра» (В-107) и «Обыкновенный» (ОБ). Для приготовления красок на животных клеях в раствор добавля­ют антисептик — формалин, а в казеиновых клеях следует исполь­зовать щелочестойкие пигменты.

Клеи растительные — декстрины — получают в результате об­работки крахмала кислотой или нагреванием его при температуре 150 — 200°С. Декстриновый клей широко применяют в красочных веществах, клеевых шпаклевках, грунтовках, для наклеивания бу­мажных обоев.

Клеи искусственные представляют собой растворы модифициро­ванных природных полимеров в воде. В водно-клеевых красочных составах чаще всего они используются в виде карбоксилметилцел-люлозы и метйлцеллюлозы. Карбоксил-метилцеллюлоза — продукт химической переработки древесной целлюлозы, способной набухать и растворяться в воде. Метилцеллюлоза по сравнению с карбоксил-метилцеллюлозой обладает большей стойкостью по отношению к воздействию агрессивных сред (кислот и щелочей).

Клеи синтетические — полимерные синтетические продукты, обладающие высокой клеящей (адгезионной) способностью. Эти клеи используют в виде эмульсий или водных и спиртовых раство­ров.

Строительные синтетические клеи и растворы высокомолекуляр­ных органических веществ применяют для соединения конструктив­ных элементов из древесины, бетона, стали, стекла и других матери­алов. Эти клеи должны иметь высокую адгезию к склеиваемым материалам; прочность клеевых соединений не ниже прочности склеиваемых материалов; долговечность в условиях эксплуатации конструкции; необходимую вязкость, быстрое отверждение и малую стоимость.

Различают клеи, получаемые на основе: а) поликонденсацион­ных полимеров — эпоксидных, феноло- и мочевиноформальдегидных; б) полимеров реакции полимеризации — поливинилацетата, полиакрилата и др. Подразделяются также клеи по температуре их отверждения: горячего при температурах 100—160°С, теплого — 40 — 90°С и холодного — 16—30°С. Наибольшее применение в строительстве имеют клеи холодного отверждения, позволяющие склеи­вать элементы конструкций из различных материалов при комнатной температуре, без применения сложного оборудования.

Клеи на эпоксидной основе используют для соединения конструк­ций из стали и легких сплавов, а также для соединения элементов железобетонных конструкций.

Значительное применение в строительстве находят клеи, предназначенные для крепления облицовочных материалов, приклеива­ния ковров, линолеумов и т. п. Так, например, клей К-17 (МФ-17), состоящий из Мочевиноформальдегидного полимера, наполнителя, древесной муки и отвердителя (щавелевой кислоты), используют для крепления декоративного бумажно-слоистого пластика, а также древесноволокнистых и древесностружечных плит к дереву.

Универсальный клей «Бустилат-М» — белая, сметанообразная водная дисперсия латекса, мела, натрийкарбоксиметилцеллюлозы и поваренной соли — широко используется при наклеивании синтети- I ческих ковров, линолеума, облицовочных плиток, пленочных мате­риалов и обоев на различные основания.

Полившилацетатные клеевые дисперсии — продукты полимери­зации винилацетата в водной среде в присутствии инициирующих и других компонентов. Такие дисперсии выпускают следующих марок: непластифицированные — Д50Н, Д50С, Д50В и Д60В и плас­тифицированные — ДФ48/5С, ДФ48/5НЛ и др. Буквенные обозна­чения показывают: Д — дисперсия; Ф — пластификатор (дибутилф-талат); Н — низковязкая; С — средневязкая; В — высоковязкая; Л — лакокрасочная. Первые две цифры в марках указывают на со­держание полимера в процентах, а последующие — на содержание пластификатора. Поливинилацетатными дисперсиями пользуются при приклеивании различных облицовочных материалов, а также полимерных пленок, синтетических и ворсовых ковров, декоратив­ного бумажно-слоистого пластика и др.

Клей АДМ-К представляет собой сополимер бутилакрилата, ви­нилацетата и метакриловой кислоты, модифицированных канифо­лью, с наполнителем (каолином). По внешнему виду АДМ-К — однородная, пастообразная масса без каких-либо посторонних вклю­чений. Этот клей используют для приклеивания поливинилхл оридных материалов к бетону, деревянному основанию, цементной стяжке.

Растворители и разбавители. Растворители — жидкие среды, в которых равномерно распределяется растворяемое вещество. Они не вступают в химическое взаимодействие с растворяемым вещест­вом и легко испаряются при высыхании раствора. Органические растворители предназначают для масляных красок и лаков, глифталевых и битумных веществ, эпоксидных, перхлорвиниловых и нитроцеллюлозных лаков и красок. Для растворения лакокрасочных материалов при производстве клеев и мастик с целью придания им заданной вязкости наибольшее распространение получили: скипи­дар, уайт-спирит, ацетон, этилацетат, сольвент каменноугольный, нефрас С-50/170 и др.

Скипидар — слабоокрашенная или бесцветная жидкость с харак­терным запахом — продукт деструктивной (без доступа воздуха) пе­регонки смолистой древесины сосны (древесный скипидар) или раз­гонки смолы хвойных деревьев (живичный скипидар). Древесный скипидар подвергают дополнительной химической очистке для уда­ления красящих веществ. К основным характеристикам скипидара относятся его нетоксичность, плотность, равная 0,86—0,88 г/см³, и температура кипения — 153—160°С. Нетоксичность скипидара по­зволяет использовать его для внутренних отделочных работ. Его применяют также 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 используют в малярных работах при внутренней и наружной отделке. Плотность уайт-спирита около 0,78 г/см³, температура начала кипения не более 165°С. Он предназначен также длярастворения масляных лаков и красок, смывки ранее нанесенных за-твердевших пленок масляных лаков и красочных составов. Раство­ряющаяся способность уайт-спирита ниже, чем у скипидара.

Технический ацетон —бесцветная, прозрачная, легколетучая II жидкость с характерным запахом (температура кипения 57°С), смешивающаяся с водой и спиртом в различных отношениях. Его получают при сухой перегонке древесины или синтетическим путем. Является хорошим растворителем многих органических веществ, в том числе жиров и некоторых синтетических полимеров, благода­ря чему имеет широкое применение в лакокрасочной промышлен­ности.

Этилацетат — прозрачная жидкость без механических приме­сей. Плотность растворителя 0,88 г/см³, температура кипения 77,2°С, растворимость в воде — не более 8%. Он токсичен и огнеопасен, поэтому имеет ограниченное применение.

Сольвент каменноугольный — прозрачная и бесцветная жид­кость — продукт коксохимического производства, получаемый в процессе ректификации фракций сырого бензола. Плотность около 8 г/см³; используется для разведения перхлорвиниловых, глифталевых и битумных лаков и красок в смеси с уайт-спиритом. Однако повышенная токсичность этого растворителя ограничивает его при­менение для производства внутренних отделочных работ.

Нефтяной растворитель (нефрас) С-50/170 — прозрачная жидкость с характерным запахом нефтепродукта (бензин для промыш­ленных, технических целей). Он испаряется и воспламеняется, темпе­ратура воспламенения — 435°С.

Для приготовления лаков и красок применяют и другие органи-кие вещества и смеси ацетонов, бутилацетата, ксилола и др.

Разбавители — жидкости, не растворяющие пленкообразующие вещества, а лишь уменьшающие вязкость красочных веществ. Они, в отличие от'растворителей, могут содержать связующие вещества. Разбавителями служат олифы или масляные эмульсии типа «вода в масле».