Тема 18. Лакофарбові матеріали

 

1. Склад лакофарбових сумішей.

2. Пігменти.

3. Види лакофарбових сумішей.

4. Допоміжні лакофарбові матеріали.

 

Лакофарбові матеріали - це суміші, які у вязко-рідкому стані наносять одним шаром або кількома шарами на поверхню будівельної конструкції чи деталі з метою утворення твердої плівки для захисту від шкідливих впливів навколишнього середовища, для архітектурно-художнього оформлення, покращення санітарно-гігієнічних умов. Характеризуються ці матеріали хорошою адгезією щодо поверхонь, які зафарбовуються.

Основні лакофарбові матеріали – фарби, лаки, емалі.

Допоміжні – ґрунтовки, шпаклівки, розчинники, розбавлювачі, замазки.

Класифікація за типом плівкоутворювальних речовин:

· олійні,

· полімерні,

· вапняні,

· цементні,

· силікатні,

· клейові.

Лакофарбові матеріали складаються з двох основних компонентів:

· сухої речовини – наповнювачі, пігменти;

· рідкої – зв’язуюча речовина, розчинники.

Пігменти – тонко подрібнені кольорові порошки мінерального чи органічного походження, нерозчинні у воді і в розчинниках, але здатні утворювати у суміші з ними непрозорі покриття різних кольорів і відтінків. У будівництві при зовнішньому оздобленні споруд, сантехприміщень, пристроїв використовують, в основному, мінеральні пігменти, бо у них більша стійкість до атмосферних впливів, агресивних впливів. Для внутрішніх робіт частіше застосовують органічні пігменти (анілінові барвники, які виробляють з аніліну, нафталіну, антрацену та інших вуглеводнів), вони світлостійкі, різноманітних кольорів і забарвлень.

За походженням всі пігменти поділяються на натуральні і штучні.

Природні (натуральні) пігменти отримують шляхом нескладної механічної обробки (помел, просіювання) глинястих гірських порід, які містять окисли заліза: сурик (червоний), охра (жовтий, коричневий, червоний), мумія (червоний).

Штучні пігменти виробляють у заводських умовах на основі хімічних процесів: білила (білий), крон (червоний, жовтий), зелень (зелений).

Металеві порошки –

· алюмінієва пудра, має сріблястий колір, застосовується для фарбування металевих поверхонь, зв’язуюча речовина – олія, лаки;

· бронзовий порошок (сплав міді і алюмінію), має золотистий колір, застосовується для декоративного фарбування металевих поверхонь.

Пігменти, які містять свинець (свинцеві білила, свинцевий сурик) – токсичні.

Основні властивості пігментів

Барвна здатність, інтенсивність – здатність пігменту передавати свій колір при змішуванні з іншими пігментами. Мала інтенсивність у охри, наприклад, при змішуванні з крейдою у співвідношенні 1: 15 вона малопомітна. Висока інтенсивність у лазурі – синього пігменту, лише 0,1% дає голубого кольору крейді.

Покривна здатність – витрата пігменту для повного зафарбування 1м² поверхні (10 – 200 г/м²). Барвна здатність і покривна здатність не тотожні поняття. Так, наприклад, лазур з великою інтенсивністю має дуже низьку покривну здатність, а охра і сурик свинцевий навпаки – має незначну інтенсивність і високу покривну здатність. Покривність збільшується зі збільшенням різниці показників заломлення світла пігментом і зв’язуючою речовиною.

Тонкість помелу пігменту визначається просіюванням крізь сита. Чим вища тонкість помелу, тим більша інтенсивність, покривна здатність.

Світлостійкість – здатність пігменту зберігати свій колір при дії світла (стійкими є мінеральні пігменти – сурик, охра, мумія). Нестійкі пігменти при дії світла вицвітають, жовтіють, темніють.

Атмосферостійкість – здатність чинити опір спільній дії зміни температури, вологості, вуглекислого газу та інших. Стійкими є металомісткі пігменти – сурик свинцевий, сурик залізний, свинцеві білила, зелень хромова.

Вогнестійкість – здатність витримувати дію високих температур без зміни кольору. Органічні пігменти не вогнестійкі. Вогнестійкими пігментами є ультрамарин, хромова зелень, вони застосовуються при фарбуванні теплоустановок, опалюваних приладів.

Хімічна стійкість – стійкість щодо дії лугів і кислот. Свіжий бетон, свіжа вапняна штукатурка – лужні середовища, де міститься вільне вапно, що може зіпсувати фарбове покриття. Крім того, для фарбування ванних кімнат, пралень застосовують пігменти, стійкі щодо дії соди, їдкого натрію.

Антикорозійна здатність – здатність пігменту у сполуці зі зв’язуючою речовиною утворювати захисну плівку на металі, запобігаючи окисленню. Антикорозійними є свинцевомісткі пігменти – білила, сурик, залізний сурик, цинковий крон, зелень, алюмінієва пудра. А такі пігменти як сажа, мумія штучна – навпаки, викликають корозію.

Оліємісткість – кількість олії, що необхідна для змішування з пігментом для отримання фарбової суміші. Для свинцевих білил оліємісткість незначна, для сажі – висока. Чим нижча оліємісткість, тим більша стираність покриття, бо руйнується, в основному, саме олійна плівка.

Білі пігменти

Найширше використовуються для внутрішніх робіт, покращуючи освітленість кімнат, забезпечуючи санітарно-гігієнічні вимоги лікувальних закладів, підприємств громадського харчування тощо.

Крейда – єдиний природний пігмент, застосовується і як наповнювач. Використовується для розбілювання кольорових фарбових розчинів, для виготовлення клейових, силікатних фарб.

Вапняно-водна суспензія найчастіше застосовується для зовнішніх робіт – для побілки фасадів.

Білила цинкові (вміст окису цинку не менше 92%, вміст окису заліза не допускається, бо буде жовтий відтінок). Недоліком цього пігменту є те, що він розчинний у кислотах і лугах, їх атмосферостійкість невисока, тому для зовнішніх робіт майже не використовують, а лише для внутрішніх оздоблювальних робіт – фарбування дерева, металу, штукатурки. При дії сірчистих сполук кольору не міняють, бо новоутворення мають теж білий колір.

Білила свинцеві застосовуються рідко через токсичність. Пігмент має високу покривну здатність, світлостійкість, атмосферостійкість, найкращу корозійну стійкість, тому використовують для фарбування металевих поверхонь.

Білила титанові мають високу світлостійкість, атмосферостійкість, нерозчинні у кислотах, лугах, сірчистих сполуках, нетоксичні. Застосовують при високих температурах, а також для виготовлення кислотостійких фарб, для зовнішніх та внутрішніх робіт.

Літопон застосовують для внутрішніх робіт у вигляді олійних чи емалевих фарб. Пігмент не атмосферостійкий, не захищає від корозії, розчинний у кислотах, темніє.

Жовті пігменти

Охра – природний пігмент – глина з вмістом оксиду заліза 11 – 18%, якщо містять оксид марганцю, то колір дещо темніший. Цей пігмент дешевий, атмосферостійкий, світлостійкий, лугостійкий. Застосовують в олійних, емалевих, клеєвих фарбах для фарбування підлог, стін всередині і зовні. Існує три марки охри: А – для виготовлення художніх фарб, Б – для малярних фарб, В – для клеєвих фарб.

Крон свинцевий жовтий – штучний пігмент, токсичний, має відтінки від світло лимонного то темно жовтого. Антикорозійний. При дії лугів червоніє. Використовується для олійних фарб, емалей для покриття металу, часом дерева.

Крон цинковий жовтий – штучний пігмент. Створює добрий захист металів від корозії, дуже висока світлостійкість. Використовується в олійних фарбах для роботи по металу.

Сині пігменти

Ультрамарин – результат випалювання суміші каоліну, сірки, глауберової солі, вугілля, трепелу. Має середню світлостійкість, високу вогнестійкість, лугостійкість, проте некислотостійкий. Використовується для підсинювання білих олійних фарб і вапняних водорозчинних білильних фарб.

Лазур – штучний пігмент з дуже високою інтенсивністю, помірною антикорозійною здатністю, невисокою покривною здатністю. Світлостійка, нетоксична, але нетемпературостійка – при підвищенні температури переходить у коричневий колір. Нелугостійка, тому не використовується для виготовлення клеєвих фарб по цементу, бетону. Лазур застосовують в олійних фарбах, лакових емалях для роботи по дереву, металу.

Зелені пігменти

Зелень свинцева хромова – механічна суміш жовтого свинцевого крону, лазурі і наповнювача. Властивості – хороша покривна, антикорозійна здатність, світлостійкість, проте лугостійкість дуже незначна, тому не використовують ці пігменти у вапняних і водно-клеєвих фарбах, для фарбування штукатурки. Основне застосування – олійні фарби по металу і дереву.

Зелень цинкова – механічна суміш, до складу якої входять зелений крон цинковий, лазур і наповнювач. Пігмент швидко руйнується при дії агресивного середовища. Використовується в олійних фарбах для роботи по металу, дереву.

Окис хрому – світло-, температуро-, кислото-, лугостійкий пігмент. Можна змішувати з усіма зв’язуючими речовинами. Використовують у приміщеннях з агресивними впливами (хімічні підприємства, гарячі поверхні труб тощо).

Червоні пігменти

Природна мумія – дуже поширений, дешевий природний пігмент. Це земляна фарба – тонкодисперсний порошок глини зі значним вмістом оксиду заліза (понад 35%). Цей пігмент має високу світлостійкість і барвну здатність. Застосовують для внутрішніх і зовнішніх малярних робіт, в олійних, клеєвих фарбах по дереву, металу, штукатурці.

Мумія штучна – суміш випаленого сірчанокислого кальцію з оксидом заліза. За кольором може бути світла, темна. Має високу світлостійкість, покривну здатність, барвну здатність. Основний недолік – викликає корозію чорних металів. Застосовують для олійних та клеєвих фарб по дереву, штукатурці.

Крон червоний – яскравий червоно-оранжевий пігмент. Світлостійкий, має хорошу антикорозійну стійкість, тому застосовується для покриття чорних металів з метою захисту від корозії.

Сурик свинцевий – яскраво оранжевий, червоний. Лугостійкий, некислотостійкий, має дуже високі антикорозійні властивості. Застосовується в олійних фарбах для надання антикорозійних властивостей підводним частинам металевих конструкцій (судна).

Коричневі пігменти

Залізний сурик – природний пігмент, має високу стійкість до всіх впливів, хороша інтенсивність, покривна здатність. Застосовують в олійних фарбах для покриття металевих дахів для надання антикорозійної здатності. Пігмент світлостійкий, дешевий.

Умбра – природний пігмент, глина зі значним вмістом оксиду заліза (не менше 48%), оксиду марганцю (7 – 14%). У природі клір зеленувато-коричневий, а коли прожарюють, то колір стає червоно-коричневим. Оксид марганцю прискорює висихання олійної плівки. Такі фарби недорогі, досить стійкі.

Чорні пігменти

Сажа – продукт неповного згорання органічних речовин. Є пломенева, лампова, газова. Пломенева сажа – продукт згорання твердих органічних речовин (антрацен, дерево, нафталін тощо). Лампова – продукт згорання рідини – нафтових масел, кам’яновугільних масел. Газова сажа утворюється від спалювання газів (ацетилену). Сажа дуже стійка, використовується в олійних, лакових, клеєвих, вапняних фарбах. Для кращої змочуваності водою перед використанням сажу змочують спиртом. Недолік – стимулює розвиток корозії чорних металів.

Графіт – природний пігмент чорного кольору з сірим відтінком, жирним блиском. Вміст вуглецю не менше 92%. Пігмент стійкий до дії високих температур, кислот, має високу покривну здатність. Застосовують в олійних фарбах.

Перекис марганцю – отримують з природної марганцевої руди. Використовують для малярних робіт у клеєвих, малярних фарбах, олійних фарбах для фарбування чавунних огорож. Не викликає корозії металу.

 

Зв’язуючі речовини

Зв’язуючі речовини необхідні для скріплення частинок пігменту і наповнювача між собою і поверхнею, яка зафарбовується. Вони поділяються на олійні (оліфи, олійні лаки), клейові (водні розчини різних клеїв), емульсійні (суміш олії, води, емульгатора). Крім вказаних зв’язуючих речовин застосовуються ще полімерні зв’язуючі у полімерних фарбах, лаках, емалях, каучуки у каучукових фарбах, похідні целюлози у нітролаках, неорганічні зв’язуючі речовини у цементних, вапняних, силікатних фарбах.

Полімери (полівінілацетат, поліакрил, стиролбутадіон, гліфталеві полімери) застосовуються у фарбах і лаках разом з розчинником, з додаванням оліфи або цементу. Це суттєво скорочує використання рослинних олій, збільшує асортимент фарб, причому, стійкіших, довговічніших.

Оліфи поділяються на:

натуральні – продукти нагрівання і варіння рослинних висихаючих олій (лляна, конопляна, тунгова) і продування крізь них повітря. Плівка, що утворюється після висихання оліфи, на 100% складається з олії, вона водостійка, еластична, атмосферостійка;

напівнатуральні (ущільнені) оліфи – в’язкі продукти варіння (при 300⁰С) напіввисихаючих і невисихаючих рослинних олій – соняшникової, соєвої, бавовняної. Види: оліфа оксоль, оксоль полімеризована, оксоль-суміш. У них до 45% органічних розчинників, є можливість економити олію. Марки оксоль-оліфи: В – з лляної, конопляної олії, застосовують для зовнішніх та внутрішніх робіт; ПВ – з соняшникової олії для внутрішніх малярних робіт. Плівки з цих оліф в порівнянні з натуральними мають нижчу довговічність, меншу еластичність, швидше старіють. Напівнатуральні оліфи не застосовують для приготування густотертих фарб, бо розчинник швидко випаровується і фарба стає непридатною;

комбіновані оліфи – К2, К3, К4, К5. Застосовують для розведення густотертих фарб для внутрішнього і зовнішнього покриття дерев’яних, металевих, оштукатурених поверхонь;

штучні (синтетичні) оліфи не містять рослинних олій. Вони є таких видів:

· алкідна (гліфталева) - складається з гліфталевого полімеру, уайт-спіриту, 35% солей. Не використовують для свіжої штукатурки, бетону, у вологих приміщеннях;

· синтолова – розчин продуктів окислення гасу в бензолі. Має різкий запах. Використовується для невідповідальних внутрішніх фарбувань по дереву, металу, штукатурці. Невологостійка. Не придатна для зовнішніх робіт;

· сланцева - розчин сланцевого, генераторного, дизельного масла, сланцевого бензину, ксилолу. Має неприємний різкий запах, тому не використовується для фарбування підлог, предметів побуту. Застосовують для приготування фарб для зовнішнього і внутрішнього фарбування по металу, штукатурці;

· інден-кумаронова оліфа – розчин інден-кумаронової смоли в органічних розчинниках, застосовують для шпаклювання та ґрунтування при внутрішніх роботах. (Для зовнішніх робіт не використовують);

· солеві оліфи, карбоноль, нафтеноль, оксикарбонова оліфа – розчин солей алюмінію, кальцію, органічних кислот в уайт-спіриті. Використовують для виготовлення олійних, алкідних фарбуючих речовин і розбавлення густо тертих фарб, для внутрішніх робіт по дереву, штукатурці, металу.

 

Фарбові суміші

Олійні фарби отримують ретельним розтиранням у фарботертушках пігментів з оліфою. Поділяються на

· густо терті фарби, що містять лише 15 – 25% оліфи, перед застосуванням треба розводити оліфою;

· готові до використання фарби (30 – 50% оліфи). Використовують для зовнішнього і внутрішнього фарбування по дереву, металу, штукатурці. Не можна наносити на вологу поверхню.

На основі полімерів:

· водоемульсійні – пігментовані емульсії полімерів у воді. Є такі види: полівінілацетатні, стиролбутадієнові, акрилатні, глифталеві. До їх складу входить пігмент, емульгатор, стабілізатор. Твердіння відбувається внаслідок розпаду емульсії через 1 – 2 години. Утворюється міцне, світло-, водостійке, газопроникне покриття. Наносять на суху поверхню штукатурки, бетону. Використовують для зовнішнього і внутрішнього фарбування цегляних, кам’яних, бетонних, оштукатурених чи дерев’яних поверхонь;

· акрилові фарби – суспензія пігменту, наповнювача у акриловому латексі. Основний пігмент – ТіО₂. Ці фарби нетоксичні, пожежо-вибухобезпечні, світло-атмосферостійкі. Використовують для внутрішніх і зовнішніх робіт по штукатурці, бетону, дереву та інших пористих матеріалах;

· полівінілацетатні складаються з водної емульсії ПВА, пігменту, пластифікатора (дибутилфталат). Виготовляють у пастоподібному стані, а перед використанням розводять водою. Використовують для зовнішніх, внутрішніх робіт по штукатурці, бетону, дереву, цеглі, картоні, лінкрусту;

· стиролбутадієнові фарби у вигляді паст, які розводять водою. Використовують аналогічно, крім того можливо і по старій олійній фарбі.

На основі мінеральних в’яжучих:

· цементні фарби виготовляють на білому цементі (75%) з додаванням 6% лугостійкого пігменту, до 15% гашеного вапна, 3% СаСl₂, 1% милонафту (гідрофобізатор). Використовують для внутрішніх і зовнішніх робіт по бетону, штукатурці, у вологих приміщеннях;

· вапняні фарби виготовляють на основі гашеного вапна з додаванням кухонної солі, хлористого кальцію, алюмінієвих квасців. Фарбують фасади. Вони дешеві, доступні, проте мають невисоку атмосферостійкість;

· силікатні фарби виготовляють на основі в’яжучої речовини – рідкого скла – силікату калію, з додаванням лугостійкого пігменту (охра, залізний сурик) та наповнювача (кварцовий пісок, трепел, діатоміт). Застосовують для фарбування дерев’яних конструкцій, в т.ч. для захисту від займання; для фарбування фасадів і внутрішніх приміщень. Ці фарби стійкі до атмосферних впливів, можна використовувати по вологій штукатурці, свіжому бетону;

· клейові фарби містять клеї рослинні, тваринні, полімерні. Клеї бувають різні: мездровий клей варять а потім сушать з шкіряних покривів тварин; кістковий клей виготовляють із знежирених кісток; декстрин отримується при обробці кислотою крохмалю; казеїн кислотний утворюється при дії кислот на знежирене молоко; метилцелюлоза має високу хімічну стійкість; ПВА спиртовий розчин низькомолекулярного полівінілацетату і води з утворенням емульсії.

Емалі

Емалі це композиції, що складаються з лаку і пігменту. Плівкоутворювачами є полімери такі як

· гліфталевий – емалі застосовують для внутрішніх робіт по штукатурці, дереву, для обробки поверхонь азбоцементних листів у заводських умовах, ДВП;

· перхлорвініл у складі емалей і лаків дає хороше захисне покриття;

· алкідні емалі з додаванням розчинника, сикативу мають високу хімічну стійкість, водостійкість, блиск, поверхневу твердість;

· епоксидні полімери з толуолом створюють антикорозійні покриття по металу;

· бакелітовий лак – хороший засіб від корозії промислової апаратури, приладів, споруд.

Розчинниками для емалей є бензин, сольвент, скипидар, ксилол, толуол.

Лаки

Лаки – розчини масел, природних чи синтетичних полімерів, бітумів в органічних розчинниках. Після висихання утворюється міцна прозора плівка. Лаки є світлі (масляні, масляно-смоляні), чорні (бітумні, пекові).

· Алкідні лаки – жирні (понад 60% масел) для зовнішніх робіт, середні – 40 – 45% масел; знежирені, надзнежирені до 35% для внутрішніх робіт по дереву, для виготовлення емалей.

· Нітро-, етилцелюлозні лаки жовтого і коричневого кольору для лакування виробів з дерева.

· Пентафталеві – для зовнішніх та внутрішніх робіт по дереву, металу.

· Синтетичні, безмасляні лаки складаються з синтетичного полімеру (полівінілацетатні, акрилатні, стиролбутадієнові, глифталеві) і органічного розчинника, застосовують для покриття паркетних підлог чи підлог з дощок.

· Бітумні, асфальтові лаки – чорні, хімічно стійкі, атмосферостійкі. Застосовують для захисту металевих конструкцій від корозії.

· Спиртові лаки, палітури – для покриття дерев’яних поверхонь і надання рівного блиску.

· Силіконові, кремнійорганічні лаки мають високу температуростійкість. Застосовують для фарбування димових труб, печей, інших споруд.

 

Допоміжні матеріали

Наповнювачі – нерозчинні мінеральні речовини, як правило білого кольору, додають у лакофарбові суміші з метою економії пігменту і надання певних властивостей, наприклад підвищеної міцності, кислотостійкості, вогнестійкості. Для водних фарбових сумішей наповнювачами і пігментами є крейда чи вапно. Крім того застосовують ще такі наповнювачі:

· барит – для економії білил в олійних фарбах;

· каолін – для надання жирності клейовим фарбам;

· тальк, мелені слюди, діабаз, андезит, вапняковий шпат – для збільшення міцності в олійні та силікатні фарби;

· кварцовий пісок, андезит – для підвищення кислотостійкості;

· азбестовий пил і азбестове волокно – для підвищення вогнестійкості;

· діатоміт – для підвищення лугостійкості вапняних фарбових розчинів.

Розчинники – рідини, які використовуються для надання фарбам робочої консистенції. Вони не вступають в реакцію з речовиною, яку розчиняють, леткі, швидко випаровуються при висиханні.

· Скипидар – продукт перегонки смолистої речовини сосни. Нетоксичний, використовується для внутрішніх робіт. Відносно дорогий.

· Уайт-спірит – продукт перегонки нафти. Дешевий, нетоксичний. Використовується для розчинення олійних лаків, фарб, змивання раніше нанесених і затверділих плівок лаків і фарб.

· Ацетон – продукт сухої перегонки деревини чи отриманий методом синтезу. Матеріал токсичний, вогненестійкий. Використання обмежене, виробництво припиняється.

· Сольвент кам’яновугільний застосовується у суміші з уайт-спіритом для розведення перхлорвінілових, гліфталевих, бітумних лаків і фарб.

Розбавлювачі (емульсії, оліфи) застосовують для розбавлення густо тертих фарб чи розведення сухих мінеральних фарб. На відміну від розчинників розбавлювачі містять плівкоутворювач у кількості 22 – 40% до маси фарби.

Ґрунтовки застосовують для підготовки поверхні для нанесення лакофарбових покриттів. Вони повністю повинні відповідати виду фарбової суміші.

· Полівінілацетатна – ПВА - 25, вода – 100.

· Миловар – вода – 100, СаО – 20, мило – 2, оліфа – 0,25.

· Силікатна – рідке скло – 100, крейда – 20.

· Емульсійна – клей – 10, луг – 1,5 – 2, оліфа – 8,5, вода – 100.

· Прооліфлювання – оліфа оксоль – 10, пігмент 0,5 – 1, розчинник – 1.

Шпаклівки – суміші для зарівнювання поверхонь перед зафарбовуванням. Різні за складом в залежності від використовуваної фарби.

· Олійно-клейові – клей – 1,25, оліфа оксоль – 0,6, мило – 0,6, крейда – 70, вода – 30.

· ОКС – крейда мелена – 100, клей – 4, мило – 1, вода, бензол – 3.

· БНШ – крейда – 100, латекс – 7, клей КМЦ – 2, мило – 0,4, вода – 20.

· Силікатна – цемент – 100, ПВА – 100, вода.

· Емульсійна – емульсійна фарба – 100, клей – 15, крейда або гіпс.

Замазки – пастоподібні суміші для промазування віконних хрестовин при склінні, вальцьових з’єднань та гребенів покрівлі з листової сталі. Всі замазки повинні мати високу пластичність, водостійкість. Виготовляють крейдяні, білильні, нафтенові замазки (оліфа + крейда + сурик). Спеціальні замазки “Арзамит універсальний” – теплопровідна, кислото-, лугостійка, хімічно стійка, антикорозійна, застосовують для футерування. “Фаізол” – замазка стійка щодо дії лугів, кислот, органічних розчинників, токсична.