на предыдущую страницу



*

ЛКМ современного ассортимента, их преимущества и недостатки

*


При изготовлении и использовании лакокрасочных материалов в различных отраслях промышленного производства в мире ежегодно применяется до 10 млн т летучих органических соединений. Большая их часть при выполнении отделочных работ улетучивается и практически безвозвратно пропадает, т. к. улавливание и рекуперация во многих случаях представляют собой сложные и дорогостоящие процессы. Пары растворителей, попадая в атмосферу, оказывают губительное воздействие на окружающую среду и здоровье человека. Широко применяемые в настоящее время нитроцеллюлозные, карбамидо- и меламиноалкидные, полиуретановые материалы содержат до 80% растворителей и поэтому являются экологически неполноценными. Одновременно происходит рост цен на нефть, которая используется для производства этих материалов, что делает их использование невыгодным и с экономической точки зрения. Таким образом, сегодня производителям ЛКМ приходится считаться с двумя важными факторами: ужесточением требований по охране окружаюшей среды и экономической целесообразностью. В связи с этим современные технологии создания лакокрасочных покрытий развиваются в направлении сокращения использования растворителей. Обозначившиеся тенденции нашли свое выражение в изменении ассортимента выпускаемой лакокрасочной продукции. В настоящее время акцент делается на производство и применение материалов с высоким сухим остатком (более 60%) или практически не содержащих растворителей (менее 5%), композиций на водной основе, порошковых материалов. Перечисленные три вида лакокрасочных материалов имеют свои достоинства и недостатки, поэтому при их создании и использовании очень важно найти компромисс, удовлетворяющий всем, иногда противоречивым, требованиям. Преимуществами материалов с высоким сухим остатком (ВСО) считаются в первую очередь экологичность, а также то обстоятельство, что они позволяют применять ту же технологию окрашивания, что и для материалов обычного типа. Параметры процесса в этом случае остаются одинаковыми, поэтому возможно использование уже имеющегося оборудования. Недостатки обусловлены тем, что в составе этих материалов содержатся смолы с меньшей массой и вязкостью, в связи с чем увеличивается вероятность образования потеков при нанесении. Поэтому для получения качественного покрытия в процессе работы необходим контроль реологических свойств материала. Кроме того, в состав материалов с ВСО нужно вводить более реакционноспособные смолы. Только в этом случае покрытия будут обладать требуемыми физико-химическими свойствами. Изменять и регулировать свойства материала можно, используя в композициях с ВСО микрогели, способные образовывать сшитые структуры. Олигоэфирные лакокрасочные материалы Из олигоэфиров наибольшее применение находят модифицированные (алкидные) олигомеры и ненасыщенные полиэфирные олигомеры. Исходными продуктами для получения алкидных олигомеров являются пентафтали и глифтали, модифицированные растительными маслами и канифолью. На основе глифталевых алкидов выпускаются грунтовки и шпатлевки, в основном предназначенные для подготовки металлических поверхностей под окраску. Пентафталевые алкиды входят в состав лаков и эмалей, применяющихся для отделки древесины (паркета, оконных блоков) и получения атмосферостойких покрытий. Такие алкиды отверждаются быстрее глифталевых. Пентафталевые покрытия превосходят глифталевые по твердости, механическим характеристикам, атмосферостойкости. Алкидные материалы недорогие, отверждаются в естественных условиях и при горячей сушке, имеют различные области применения (см. табл. 1). Алкидные материалы с высоким сухим остатком Полиэфирные материалы отличаются высоким содержанием пленкообразующих веществ (70–97%). Основная часть их компонентов при отверждении вступает в химическое соединение. Тем самым создается высокий сухой остаток покрытия. Основными компонентами полиэфирных материалов являются: ненасыщенная полиэфирная смола, растворенная в мономере (который при отверждении не испаряется, а вступает в реакцию со смолой); инициатор–вещество, вызывающее химическое взаимодействие между смолой и мономером (вводится перед употреблением); ускоритель, интенсифицирующий процесс отверждения. Олигоэфирмаленаты образуют покрытия с высокой твердостью, светостойкостью к химическим реагентам. На их основе выпускают материалы двух типов: парафиносодержащие и беспарафиновые. Парафиносодержащие применяются в мебельном производстве для получения высокоглянцевых закрытопористых покрытий, в т. ч. при отделке ДСП. Это двухупаковочные материалы. Так как содержание нелетучих в них составляет 95–97%, за одно нанесение можно получить достаточно толстый слой покрытия. Недостатком этих материалов является то, что их можно наносить только на горизонтальные поверхности. Кроме того, они имеют пониженную адгезию к подложке, плохо отверждаются на сильносмолистой древесине. Беспарафиновые материалы являются одноупаковочными. Их можно наносить на горизонтальные и вертикальные поверхности. Получаемые покрытия имеют высокую эластичность и хорошую адгезию к различным подложкам. Полиэфирные материалы могут отверждаться при комнатной температуре, при конвективном и терморадиационном нагреве, УФ-облучением, электронным облучением в атмосфере инертного газа. Ассортимент отечественных полиэфирных материалов с ВСО представлен в табл. 2. Применение олигоэфираминоформальдегидных систем с ВСО позволяет не только снизить вредные выбросы растворителей на 65%, но и уменьшить трудозатраты на их нанесение, снизить энергозатраты, транспортные и складские расходы. Их используют в автомобильной промышленности в качестве промежуточных покрытий. Низковязкие композиции такого типа применяются для окраски сельскохозяйственной техники, металлической мебели, бытовых приборов. Составы на основе полиэфирно-меламиновых композиций с ВСО (80%) хорошо зарекомендовали себя в качестве автоэмалей. Совмещение их с акриловыми сополимерами позволяет получить грунт-эмали для защиты металлических строительных конструкций. Олигоэфирмеламиновую основу с ВСО содержит отечественная грунтовка ПЛ-0213 горячего отверждения. Низковязкие композиции такого типа выпускаются немецкой фирмой (марки Vesturit 914 и 1211). Акриловые лакокрасочные материалы К лакокрасочным системам с ВСО (до 65%) относятся термореактивные полиакрилаты — продукты совмещения мономеров, имеющих реакционноспособную группу (гидроксильную, карбоксильную, эпоксидную и др.) с алкидными, карбамидо- и меламиноформальдегидными, эпоксидными олигомерами. Покрытия на основе полиакрилатов отличаются хорошими физико-химическими свойствами: атмосферо- и светостойкостью, прочностью, декоративностью, а также хорошей адгезией к различным материалам. Материалы на их основе используют для антикоррозионной окраски автомобильных кузовов, бытовых приборов, алюминиевых конструкций. Недостатком их является относительно высокая стоимость. Особый интерес представляют водные дисперсии полиакрилатов, получаемые эмульсионной полимеризацией акриловых полимеров и сополимеров. Их используют в водоразбавляемых композициях, образующих твердые, атмосферостойкие и блестящие покрытия. Эти материалы применяют в строительстве для наружной и внутренней отделки зданий и сооружений, а также для отделки древесины. Широкий спектр материалов этого типа приведен в табл. 3 на с. 29. Полиуретановые лакокрасочные материалы В качестве пленкообразователя в полиуретановых материалах с ВСО используют олигомеры с наличием гидроксильных групп. В одноупаковочных материалах олигомеры комбинируются с блокированными изоцианатами, в двухупаковочных — с изоцианатами. Одноупаковочные системы более удобны в применении, однако они отверждаются при достаточно большой температуре. Двухупаковочные системы перед употреблением необходимо смешивать, при этом жизнеспособность приготовленных материалов невелика, однако их преимуществом является гибкость параметров процесса отверждения. Полиуретановые покрытия характеризуются высокими механическими показателями. Например, их твердость приближается к твердости стекла. Они атмосферо- и водостойкие, устойчивы к воздействию кислот, щелочей, растворителей, имеют хорошую адгезию к древесине, металлам, пластикам, покрытиям на основе других пленкообразователей. Полиуретановые лакокрасочные материалы токсичны и сравнительно дороги, но высокая стоимость окупается долговечностью защитных покрытий на их основе. Такие материалы используют для окраски морских судов, металлических и бетонных конструкций, в авиастроении, мебельной промышленности и строительстве (см. табл. 4). Кремнийорганические лакокрасочные материалы Особый интерес представляют кремнийорганические материалы олигоэфирного типа с ВСО. Силиконовые олигомеры хорошо совместимы с алкидными, акриловыми, олигоэфирными пленкообразователями. Такие материалы образуют атмосферо- и теплостойкие покрытия с хорошей износостойкостью. Их используют для окраски рулонных металлов, различных металлических поверхностей (см. табл. 5). Эпоксидные лакокрасочные материалы. К новинкам олигомерных композиций без использования растворителей относятся низковязкие алифатические эфиры с высоким содержанием эпоксидных групп, отверждающиеся циклоалифатическими полиаминами. Эти низковязкие составы обладают высокой стойкостью к растворителям и агрессивным средам. Кроме того, эпоксидные материалы имеют хорошую адгезию к подложке, высокие антикоррозионные и электроизоляционные показатели. Они образуют толстослойные покрытия при одноразовом нанесении. Их используют в тех случаях, когда к защитным свойствам покрытий предъявляют повышенные требования. В нашей стране создан ряд эпоксидных материалов с ограниченным содержанием растворителей и без них. Это эмали ЭП-793, ЭП-1155, ЭП-5116, ЭП-7100, Б-ЭП-421, Б-ЭП-433, Б-ЭП-0237, грунтовки Б-ЭП-0126, Б-ЭП-0124 и др. Эти материалы предназначены для антикоррозионной защиты трубопроводов, стальных строительных конструкций, полов производственных помещений, градирен, нефтегазопромышленного оборудования и оборудования химической промышленности. Перечисленные выше грунтовки наряду с эмалями Б-ЭП-68 и Б-ЭП-421 широко используются в промышленном масштабе. Основным достоинством водоразбавляемых композиций является их экологическая безопасность, обусловленная применением воды в качестве растворителя. К тому же такой растворитель дешев и доступен, а выпускаемые на его основе материалы можно наносить на обычном оборудовании, технология и параметры процесса при этом не изменяются. Однако широкого промышленного применения эти материалы не нашли из-за следующих технологических особенностей. Использование воды увеличивает время сушки и может вызвать необходимость регуляции влажности в распылительной кабине, а камеры с кондиционированием воздуха стоят дорого и требуют специального обслуживания. Выделяющиеся при сушке пары воды могут вызвать образование кратеров на поверхности покрытия. Из-за высокой температуры испарения воды при горячей сушке требуются большие затраты электроэнергии. Водоразбавляемые материалы изготавливают на основе олигомеров поликонденсационного типа: алкидных, эпоксидных, полиуретановых, феноло-, карбомидо- и меламиноформальдегидных. Часто водорастворимые материалы представляют собой смеси олигомеров: алкидно-меламиновых, алкидно-эпоксидных, алкидно-уретановых и др. В виде водных дисперсий используются сополимеры винилацетата и винилхлорида, полиакрилаты, алкиды, модифицированные маслами, эпоксидные олигомеры. Дисперсии получают эмульсионной и дисперсионной полимеризацией. В ходе эмульсионной полимеризации образуются латексы. Формирование пленок из водных дисперсий происходит в результате коагуляции полимерных частиц при испарении воды. Из водно-дисперсионных лакокрасочных материалов широко применяются дисперсии поливинилацетата и акрилатных сополимеров. В табл. 6 перечислены наиболее популярные водорастворимые материалы отечественного и импортного производства. Важным преимуществом порошковых составов является полное отсутствие загрязнения окружающей среды при их нанесении. Эти материалы высокоэффективны, характеризуются малыми потерями, в т. ч. при отделке непрофильных поверхностей. Однако для их производства и нанесения необходимо специальное оборудование, процесс окрашивания взрыво- и пожароопасен. К тому же, затраты электроэнергии на отделочные работы довольно велики. Еще один минус: порошковые материалы нельзя использовать в быту. Для получения порошковых красок используют термореактивные и термопластичные пленкообразователи. Термопластичные порошковые композиции можно изготовить на основе нейлона, поливинилхлорида, ацетона и бутирата целлюлозы, полиэтилена. Такие порошки перед нанесением диспергируются в воде. Примером являются суспензионные лакокрасочные материалы или водные порошковые суспензии, наносимые методом электроосаждения. Термореактивными пленкообразователями могут служить эпоксидные, полиакриловые, полиуретановые олигомеры и полиэфиры. Полиэфирные порошковые материалы создаются на основе гидроксилсодержащих полиэфиров и отверждаются меламиноформальдегидными или блокированными изоцианатами. Известны также материалы на основе кислых полиэфиров, отверждаемых эпоксидными смолами. Разработаны также акриловые композиции, но они имеют умеренные эксплуатационные свойства и нестабильны при хранении. Широкое применение получили эпоксидные композиции на основе диановых смол, отверждаемых аминами. На их долю приходится 80% объема выпуска термореактивных порошковых материалов. Эти краски представляют собой одноупаковочную систему, отверждающуюся при температуре 150–200 °С. Применяются в радиотехнической и электронной промышленности. Из-за высоких температур отверждения порошковые материалы используют для окраски металлических и стеклянных подложек. Ими можно отделывать металлические мебельные каркасы, трубы, кровельные материалы, радиаторы, бытовые приборы, торговое оборудование. Покрытия из порошковых материалов характеризуются износостойкостью, ударопрочностью, хорошими антикоррозионными и электроизоляционными свойствами. Порошковые материалы нужно наносить толстым слоем для того, чтобы получить соответствующий внешний вид, а перед этим довольно тщательно выполнять шпаклевание (пленки больших, чем обычно, толщин обладают еще и хорошими антикоррозионными свойствами). Однако на их основе трудно получить покрытия с металлическим блеском (не просвечивают металлические пигменты). Отечественной промышленностью выпускаются следующие порошковые краски: П-ЭП-45, П-ЭП-лакс-2, П-ЭП-219, П-ЭП-534, П-ЭППЛ-102. Импортные порошковые материалы на отечественном рынке представлены продукцией концерна Akzo Nobel.



*


к оглавлению

·