Водоэмульсионная краска — это краска на водной основе. Водоэмульсионную краску условно можно разделить на четыре типа: для работ по дереву и металлу, для работ в помещении, для защиты дерева и для фасадных работ. Эти краски хорошо наносятся, отличаются безопасностью, не токсичны, не имеют запаха, обладают высокой укрывистостью.

Водоэмульсионные краски выпускают для работ внутри помещения и для наружных работ. Краски водоэмульсионные для внутренних работ используют для окраски по дереву, древесине, картону, загрунтованной поверхности, металлу и даже по старым покрытиям. Такие краски не рекомендованы для использования в помещениях с высокой влажностью. Наносить эти водоэмульсионные краски можно различными способами: кистью, валиком и краскораспылителем. Водоэмульсионные краски разбавляются водой, для чего используют обычную воду, в том числе водопроводную. Краска разбавляется только непосредственно перед применением.

Краски водоэмульсионные для наружных работ — это суспензии пигментов и наполнителей в водных дисперсиях синтетических полимеров с добавлением эмульгатора, стабилизатора и других веществ. Эти водоэмульсионные краски могут использоваться для бетонных, кирпичных, отштукатуренных, деревянных и других поверхностей. При правильном использовании эти краски сохраняют качество покрытия на срок не менее 5 лет. Большинство из них устойчивы к замораживанию и сохраняют качество покрытия даже при температуре до — 40°С, а также после последующего оттаивания. Укрывистость этих красок различна: от 60 до 230 г/см 2 . Время высыхания при температуре около 20°С в среднем составляет 2 ч. Водоэмульсионные краски для наружных работ также пожаробезопасны, взрывобезопасны и нетоксичны.

Водоэмульсионные краски марок Э-ВА-27, Э-ВА-27А, Э-ВА-27АПГ выпускаются на основе поливинилацетатной эмульсии. Водоэмульсионные краски марок Э-КЧ-26, Э-КЧ-26А выпускаются на основе стиролбутадиенового латекса. Краска Э-АК-111 — это суспензия пигментов и наполнителей в сополимериой акрилатной дисперсии МБМ-5С (50%-ной). Водоэмульсионные краски марок Э-ВА-17 выпускают на основе поливинилацетатной дисперсии, марок Э-ВС-17 — на основе сополимера винилацетата с дибутилмалеинатом; Э-ВС-114-на основе сополимера винилацетата с этиленом; Э-АК-П1-на основе акрилатной дисперсии; Э-КЧ-112- на основе стирол-бутадиенового латекса.

Чтобы водоэмульсионная краска не потеряла свои свойства и создавала качественные покрытия необходимо следовать следующим правилам:

• хранение и транспортировка водоэмульсионных красок должна осуществляться при положительной температуре, хранение красок при отрицательной температуре допускается на срок не более 1 месяца (исключение краски марок Э-ВС-114 и Э-КЧ-112).
• перед употреблением краску необходимо тщательно размешать, воду для разбавления добавлять постепенно небольшими порциями
• водоэмульсионную краску обычно наносят в 2 слоя, второй слой наносится после обязательного высыхания первого слоя
• водоэмульсионные краски нельзя наносить на купоросные и квасцовые грунтовки
• поверхность перед нанесением краски должна быть чистой и сухой

Краски предназначены для непрозрачной обработки изделий из древесины, которая включает в себя также грунтование, шпатлевание и шлифование.

Краски могут быть нескольких видов.

Эмалевые краски

Данный вид красок относится к группе водоразбавляемых силикатных красок и может быть использован для окраски изделий, которые будут эксплуатироваться внутри помещения и на улице. Большинство эмалей атмосфероустойчивы и светостойки.

Для окрашивания деревянных поверхностей изделий, эксплуатирующихся в помещении, рекомендуется применять эмали ГФ-230, которые отличаются прочностью покрытия и светостойкостью и сохнут в течение 24 часов. Перед применением следует разбавить эмаль бензином-растворителем или скипидаром.

Перхлорвиниловые эмали ХВ-1100 могут использоваться для наружных работ. Перед применением следует разбавить краску Р-4 растворителем. Эмали такого рода отличаются способностью к быстрому высыханию (в течение 1 часа).

Для окрашивания изделий, предназначенных для эксплуатации в помещении, можно использовать эмали НЦ-25, которые разбавляются 646-м или 645-м растворителем и сохнут в течение 1 часа.

Эмали НЦ-132 могут применяться для окрашивания деревянных поверхностей. Основным их достоинством является широкая цветовая гамма. Сохнут эмали такого рода в течение 3 часов.

Эмали ПФ-223 и МС-226 используются для внутренних работ и перед применением разбавляются ксилолом или сольвентом.

Водоразбавляемые силикатные краски отличаются атмосферостойкостью и хорошим закреплением на обрабатываемой поверхности. Помимо эмалей, к данной группе относятся органические силикатные, водоэмульсионные и полимерцементные краски.

Водоэмульсионные краски Э-ВА-27, Э-ВА-27А, Э-КЧ-26, Э-КЧ-26А предназначены для окрашивания изделий из древесины, которые будут эксплуатироваться в помещениях и отличаются высокой скоростью высыхания (в течение 1 часа). Перед применением следует разбавлять их водой.

Водоэмульсионные краски Э-АК-111, Э-ВА-17, Э-ВС-17, Э-ВС-14, Э-КЧ-112 могут быть использованы для окрашивания изделий, экспонирующихся на открытом воздухе.

Органические силикатные краски (ОСМ-5, ОСМ-4, ОСМ-3) обладают рядом преимуществ: они водостойки, морозостойки, атмосферостойки, огнеопасны и долговечны. Высыхают такие краски в течение 24 часов.

Масляные краски

Масляные краски в настоящее время можно приобрести в виде паст или в жидком виде.

Густотертые пастообразные краски, предназначенные для наружных работ, высыхают в течение суток, не выгорают и обладают светостойкостью. К ним относятся ПФ-014 (на пентафталевой олифе, перед применением разводится алкидной олифой), МА-011 (на основе натуральной олифы, разбавляется натуральной или алкидной олифой), МА-015 (на комбинированной олифе, разбавляется натуральной или алкидной олифой), ГФ-013 (на основе глифталевой олифы, перед применением разводится алкидной олифой).

Недостатками таких красок являются токсичность и высокая пожароопасность.

Для окрашивания изделий, экспонирующихся в помещениях, можно применять следующие виды густотертых пастообразных красок: МА-025 (на основе комбинированной олифы, перед применением разбавляется алкидной или натуральной олифой), МА-021 (на натуральной олифе, разводится натуральной или алкидной олифой), ГФ-023 (на основе глифталевой олифы, разбавляется алкидной олифой), ПФ-024 (на основе пентафталевой олифы, разбавляется алкидной олифой).

Жидкие масляные и алкидные краски отличаются широкой гаммой цветов.

Свинцовая пастообразная густотертая зелень выпускается под марками МА-011-Н-1, МА-011-Н-3, МА-015-Н-1, МА-015-Н-3, которые перед применением разбавляются олифой и сохнут в течение 24 часов.

Цинковые пастообразные густотертые белила (МА-011-0, МА-011-1, МА-011-1-н, МА-011-2, МА-011-2-н) высыхают в течение суток, разбавляются олифой и могут быть использованы для окраски деревянных изделий, эсплуатирующихся в помещении и на улице.

Литопонные пастообразные густотертые белила, выпускающиеся под марками МА-021 и МА-025, также разбавляются олифой и сохнут в течение 24 часов. Используются для внутренних работ.

К атегория: Ремонтные работы

Ремонт асбоцементной шиферной крыши

Проходит 12-15 лет, и шифер на крыше начинает ветшать: появляются трещины, мелкие отколы и т. п. Крышу надо ремонтировать.

По старой методике крышу очищали, мыли, сушили, грунтовали олифой, а затем все трещины покрывали тканевыми полосками, пропитанными масляной краской. После этого иногда крышу красили масляной краской. Такой ремонт продлевал срок жизни крыши на 2-4 года, после чего ремонт надо было повторять.

В настоящее время имеется простой и проверенный способ ремонта асбоцементного шифера, после которого кровля «живет» 8-10 лет.

Для ремонта крыши будут необходимы следующие материалы: клей ПВА, цемент желательно марки 300 и выше, распушенный асбест и вода.

Если нет клея ПВА, можно пользоваться водоэмульсионными морозоустойчивыми красками’марок Э-АК-111, Э-ВА-17, Э-ВС-17, но при этом несколько снижается долговечность отремонтированной крыши. Если нельзя приобрести распушенный асбест, то на мелкой терке для овощей натирают листовой асбест.

Ремонтную смесь готовят небольшими порциями на 2-3 ч работы. Смешивают 1-2 о. ч. цемента с 3 о. ч. распушенного асбеста и разводят клеем ПВА, разбавленным 1:1 водой (водоэмульсионную краску водой не разбавляют). Ремонтная смесь должна иметь консистенцию сметаны.

Обметают крышу, очищая участки, занесенные землей, покрытые лишайником и т. п. Затем крышу моют из водопроводного шланга. Особо тщательно промывают (используя жесткую щетку) участки с трещинами.

После просушки крышу грунтуют разведенным водой клеем ПВА (1 о. ч. клея, 3 о. ч. воды). Собственно ремонт заключается в прокрашивании мест с трещинами за два прохода так, чтобы слой «краски» был толщиной не менее 2 мм.

При ремонте крыши удобно пользоваться кистью, показанной на рис. 1. Отрезок резинового шланга насаживают на длинную ручку и в него (под углом) вставляют кисть. Ремонт проводят в пасмурную погоду.

- Ремонт асбоцементной шиферной крыши

IX.13. ГРУНТ ПОД ВОДНОДИСПЕРСИОННЫЕ АКРИЛАТНЫЕ КРАСКИ (17. С. 141)

IX.12. ВОДНОДИСПЕРСИОННЫЕ АКРИЛАТНЫЕ КРАСКИ (17. С. 141)

Водная паста пигментов............................................................................................................. 0,4-1,0

В ступке, курантом на плите или в шаровой мельнице расчетное количество пигментов или водной пасты пигментов перетереть, добавив в них полиакрилат натрия и аммиачную воду, до состояния однородной по консистенции массы. Полученную пигментную пасту тщательно перемешать с расчетным количеством латекса (соотношение 1:2,5), получив краску. Затерев таким образом необходимое количество нужных красок, из них составить необходимые для работы колеры, доводя их водой до рабочей консистенции и процедив через сито перед пуском в дело.

Как и при работе поливинилацетатными или бутадиенстирольными красками, для работы воднодисперсионными акрилатными красками стену следует огрунтовать составом, идентичным как по компонентам, так и процессу приготовления, составу самих красок, заменив в нем водную пигментную пасту пастой меловой.

Полиметилакрилатный латекс............................................................................................................ 1,0

Полиакрилат натрия (12-15%-ный раствор)..................................................................................................................................................... 0,006

Аммиачная вода................................................................................................................................... 0,02

Меловая паста............................................................................................................................... 0,2-0,4

Вода (до рабочей консистенции)............................................................................................. 0,2-0,5

Как и при работе вышеописанными воднодисперсионными красками, если стена имеет дефекты, то ее, следует подшпатлевать, приготовив соответствующую шпатлевку.

Полиметилакрилатный латекс............................................................................................................ 1,0

Полиакрилат натрия (12-15%-ный раствор)..................................................................................................................................................... 0,006

Аммиачная вода................................................................................................................................... 0,02

Мел или меловая паста............................................................................................................... 2,0-3,0

Вода (до рабочей консистенции)............................................................................................. 0,5-1,0

В меловую пасту ввести полиакрилат натрия и аммиачную воду и все тщательно перемешать. Полученный состав смешать с латексом и затем в противне шпателем перетереть его, при необходимости добавляя воду и доводя ею шпатлевку до рабочей консистенции.

Водоразбавляемые глифталевые эмульсионные краски (суспензия пигментов в глифталевой эмульсии) выпускаются промышленностью и используются в отделочных работах, как в интерьерах, так и в экстерьерах. Краски обладают высокой адгезией к бетону, штукатурке, камню, кирпичу, дереву, металлу и прочим материалам. Образуют матовый или с небольшим блеском эластичный красочный слой, обладающий хорошей атмосферостойкостью (40).

Вся подготовка стен для работы по ним водоразбавляемыми глифталевыми эмульсионными красками идентична подготовке поверхностей под масляные краски (см. раздел VIII «Масляные краски»).

Водоразбавляемые эмульсионные краски СТЭМ-45 (пигментированная водная эмульсия сополимера стирола и подсолнечного или хлопкового масла). Краски выпускаются промышленностью и применяются в отделочных работах в интерьерах зданий. Ими работают по бетону, дереву, кирпичу, штукатурке и т. д. Краски образуют красочный слой с небольшим блеском поверхности, который можно мыть с мылом (40. С. 110-111).

Вся подготовка стен для работы по ним водоразбавляемыми эмульсионными красками СТЭМ-45 идентична подготовке поверхностей под масляные краски (см. раздел VIII «Масляные краски»).

Эмульсионные краски СЭМ. Выпускаются промышленностью 11 цветов, представляют собой суспензию пигментов в эмульсии глифталевого лака (типа ВМ) с добавлением в нее сиккатива. До рабочей консистенции краски разбавляют сольвентом, уайт-спиритом, скипидаром. Красками можно работать внутри помещений по бетону, штукатурке, дереву и другим подобным материалам, они образуют красочный слой с легким блеском поверхности.

Поверхности под эмульсионные краски СЭМ готовят так же, как под масляные краски (см. раздел VIII «Масляные краски») (40. С. 110).

Все воднодисперсионные и эмульсионные краски, которые выпускает промышленность для различного рода отделочных работ, можно применить и в стенописи, подколеровав их в соответствии с эскизом. Можно и самостоятельно затереть на связующем того или иного состава краски, подобные промышленным. Для этого нужно иметь связующее и пигменты.

Не следует в работе смешивать друг с другом краски, затертые на разных связующих. Например, поливинилацетатные с эмульсионными и другие.

Начиная с 60-х годов в нашей стране интенсивно ведутся работы по созданию красок на композиционном связующем, связующем не на основе какой-либо одной дисперсии или латекса, а на смеси двух и более дисперсий, латексов и смол. Такие смеси позволяют получить красочные слои с более высокими технологическими показателями по прочности, атмосферо-, свето- и водостойкости (42. С. 20).

Большие работы в этом направлении ведутся Ленинградским НПО «Пигмент», которое разработало целый ряд таких связующих и красок на их основе. Композиционное связующее этих красок обеспечило им такие высокие технологические характеристики, что было бы неоправданным легкомыслием не заинтересоваться ими с точки зрения использования их в стенописи. Краски эти создавались для отделочных работ в строительстве и промышленности, поэтому на том или ином связующем очень редко выпускают набор красок определенных цветов, чаще краску одного цвета с совершенно определенной областью применения.

Для того, чтобы иметь палитру цветов при выполнении той или иной работы, нетрудно затереть краски, составить колеры. Для этого надо иметь связующее. Надо знать его технологические характеристики, чтобы рассчитывать на долговечность красочного слоя, на долговечность росписи в конкретных условиях ее эксплуатации. Чтобы выбрать связующее, надо знать технологические характеристики современных отделочных красок.

Краска ВД-ВА-224 - суспензия пигментов и наполнителей (диоксид титана, мел, тальк и каолин) в смеси тонкой поливинилацетатной дисперсии и синтетического бутадиеннитрильного латекса БН-26НН или синтетического олигопиперильного латекса. Предназначается для окрашивания интерьеров с повышенной влажностью - кухонь, ванных комнат, туалетов и других помещений. Красочный слой ее хорошо противостоит смыванию, по водостойкости превосходит красочный слой краски Э-ВА-27А (87).

Краска ВД-КЧ-183 - суспензия пигментов и наполнителей в смеси тонкой поливинилацетатной дисперсии и синтетического латекса бутилкаучука ЛБК-2М. Краска предназначается для наружных работ, окраски зданий по всем встречающимся на стройке поверхностям - бетону, кирпичу, штукатурке, дереву и по старым воднодисперсионным и перхлорвиниловым покрытиям. Она дает красочный слой, хорошо противостоящий смыванию, водостойкостью превышающий красочные слои краски Э-ВА-17 (87).

Краски Э-ВС-125ПГ и ВС-114 (белая) (ТУ-263-70) - суспензии пигментов, наполнителей в дисперсии сополимера винилацетата с этиленом и добавками вспомогательных веществ; в Э-ВС-125ПГ введен антипирен, вследствие чего она особо рекомендуется для окраски деревянных поверхностей (87).

Краска «Невская» (Э-АК-228) - суспензия пигментов и наполнителей в смеси поливинилацетатной и акриловой дисперсий. Рекомендуется для работ в экстерьере архитектуры (19).

Краска Э-ВС-17 (ГОСТ 20833-75) - для наружных работ, краска Э-ВС-2120 (ТУ 6-10-1735-79) - для внутренних работ и краска Э-ВС-515ПГ (ТУ 260-70). Все три краски - суспензии пигментов, наполнителей в дисперсии сополимера винилацетата с дибутилмалеинатом. (Краска Э-ВС-515ПГ выпускается 11 цветов.) Красками можно работать по всем архитектурным поверхностям - бетону, кирпичу, штукатурке, дереву, грунтованному металлу, а также по старым окраскам. Они формируют прочные и атмосферостойкие красочные слои (70. С. 7-8; 87).

Краска ВД-НЦ-240 - суспензия пигментов и наполнителей в водной дисперсии концентрированных растворов коллоксилина, модифицированных глифталевой смолой. Краской можно работать по штукатурке, бетону, дереву, картону, по старым покрытиям эмалями, маслом, воднодисперсионными красками. Она стабильна при хранении, дает красочный слой, обладающий твердостью, водостойкостью, низкой истираемостью, хорошо отмывается. Краска вполне может заменить покрытия нитроэмалями и масляными красками.

Ленинградское НПО «Пигмент» разработало на основе бутилкаучука комплект материалов для работы на наружных поверхностях зданий:

1. Эмаль КЧ-1222 - суспензия пигментов в бензиново-уайт-спиритовом растворе бутилкаучука. Эмаль выпускается 41 цвета, дает эластичный красочный слой с повышенной светостойкостью.

2. Лак КЧ-172 - раствор бутилкаучука в смеси уайт-спирита и бензина. Используется как грунт под эмаль КЧ-1222 и под шпатлевку КЧ-0087.

3. Шпатлевка КЧ-0087 - паста наполнителей в растворе бутилкаучука. Используется для шпатлевания наружных поверхностей зданий при окраске их эмалью КЧ-1222.

Этими материалами можно работать при температуре от -20° С до +20° С практически по всем основаниям, встречающимся на строительстве - по бетону, штукатурке, кирпичу, дереву и другим поверхностям (87).

В настоящее время все более широко начинают входить в практику лакокрасочных покрытий краски на основе водных эмульсий и дисперсий эпоксидов. Среди них для стенописи наибольший интерес представляют эпоксидно-полиамидные дисперсионные краски, на основе которых получают глянцевые и полуглянцевые покрытия. Эти краски являются двухкомпонентными, где полиамидная дисперсия выполняет роль не только связующего, но и отвердителя эпоксидной. После смешения компонентов жизнеспособность краски составляет 10-12 часов. Красками на основе этих композиций окрашивают жилые и ванные комнаты, душевые и другие помещения. Получаемые покрытия имеют такую же водостойкость, как и на основе растворных эпоксидно-полиамидных систем. Они обладают повышенной твердостью и стойкостью к механическим воздействиям, хорошим сопротивлением к истиранию (по этому показателю они приближаются к уритановым покрытиям); они стойки к воздействиям органических растворителей, обладают повышенной адгезией к стеклу, керамике, металлам и пластмассам. Однако при многолетней эксплуатации в условиях экстерьера у эпоксидно-полиамидных эмульсионных покрытий наблюдается беление поверхности.

Получаемые покрытия не выделяют никаких элементов и столь биологически безвредны, что ими окрашивают внутренние поверхности емкостей для пива, вод и пищевых продуктов (48. С. 132-135).

Ленинградское НПО «Пигмент» разработало краску ВЭП-727, которая является эпоксидно-латексной композицией на основе смолы ЭД-20, стиролбутадиенового латекса БС-65 и аминного отвердителя (полиэтиленполиамина). Краска не содержит в себе органических растворителей, ее красочный слой аналогичен покрытиям на основе традиционнных эпоксидных материалов. Она предназначается для покрытий по бетону в сооружениях, эксплуатирующихся в условиях повышенной влажности, в солевых и щелочных средах (87).

Краски и лаки на основе синтетических полимерных смол. Несмотря на интенсивное развитие промышленного выпуска воднодисперсионных красок, несмотря на целый ряд положительных качеств, которыми они обладают (главным образом пожаробезопасность и безвредность) и о которых мы говорили выше, выпуск красок и лаков непосредственно на основе синтетических смол остается высоким и использование их в отделочных работах, особенно в промышленности, является доминирующим, так как они образуют красочные слои со столь высокими эксплуатационными характеристиками, которые не может дать ни одно другое связующее в настоящее время. Эти краски и лаки не применяются в стенописи, но вышеприведенная характеристика их красочных слоев побуждает нас привести составы некоторых из них, охарактеризовать их эксплуатационные качества и методику приготовления, ибо, на наш взгляд, применение их в стенописи представляет безусловный интерес.

Краски на основе кремнийорганических смол. Отечественная промышленность выпускает значительный ассортимент кремнийорганических (полиорганосилоксановых) смол, лаков и эмалей на их основе, имеющих различное назначение и обладающих различными свойствами. Но общими для них являются высокие термостойкость (до +300° С) и атмосферостойкость красочных слоев, эластичность и исключительная водо- и биостойкость, хорошие морозостойкость (до -60° С) и светостойкость. Кремнийорганические лакокрасочные покрытия не выгорают на солнце, стабильны во времени, не пропускают на поверхность стены водорастворимые соли, всегда в том или ином количестве содержащиеся в бетоне и штукатурках. Эксплуатационные показатели лакокрасочных покрытий на основе этих смол столь велики, что эмалями на основе кремнийорганических лаков красят промышленное оборудование, предназначенное для работы в условиях тропического климата и агрессивных сред.

В настоящее время лакокрасочная промышленность страны выпускает широкий ассортимент кремнийорганических эмалей для отделочных работ в строительстве. Эти материалы имеют широкую цветовую гамму, насыщенные цветом тона, позволяющие получать декоративные покрытия с высокой чистотой оттенков, отличающиеся долговечностью, стойкостью к циклическому перепаду температуры, обладают хорошей адгезией к бетону, дереву, кирпичу и другим основаниям. Эмали хорошо защищают поверхности, на которые они нанесены, от влажности, гниения, агрессивных компонентов среды (58. С. 12).

Промышленность выпускает относительно широкий ассортимент отделочных кремнийорганических эмалей: КО-168 (10 цветов), КО-174 (9 цветов), КО-1112, КО-1163, КО-1164, КО-5102 и другие. Все они изготовляются на основе кремнийорганических лаков и пигментов и, следовательно, могут быть подколерованы затертыми на этих лаках пигментами. Более того, на основе этих лаков могут быть затерты и недостающие для работы цвета (колеры).

Как правило, образование лакокрасочных пленок на основе кремнийорганических смол протекает при температуре в 150-200° С, однако введение в композицию различного рода добавок, а также синтез блокполимеров, содержащих в своем составе реакционноспособные группы, позволяют в настоящее время получать покрытия, высыхающие при 25° С (при нормальной комнатной температуре) и обладающие улучшенной адгезией к металлам (30, 58).

На кремнийорганических смолах можно самостоятельно затереть полную цветовую палитру красок, дающих красочный слой с блестящей поверхностью, которая в большинстве случаев будет несколько затруднять восприятие изображения. А в стенописи, как правило, применяют краски, которые дают матовые поверхности. В силу этого инженер О. Ф. Плющ разработала кремнийорганические краски для стенописи с введением в их состав полибутилметакрилата, которые, кроме того, что дают матовую поверхность красочного слоя, имеют повышенную цветовую насыщенность тонов.

ЛЕКЦИЯ 16

Технология производства красок на основе наноструктурированной водной эмульсии полимеров

Особенности технологического процесса производства водоэмульсионных композитов. Бутадиен-стирольные краски. Полидивинилацетатные краски. Краски на основе сополимеров винилацетата (сополимеро-винилацетатные).

Производство ЛКМ на основе НВЭП имеет ряд особенностей таких как:

· Более высокая экологичность и пожаро - взрывоопасность, обусловленные отсутствием органических растворителей;

· Особенности диспергирования, связанные с характером полимерных частиц и низкой устойчивостью латексов к гидромеханическим воздействиям диспергирования;

· Многокомпонентность составов, связанная со спецификой пленкообразующих систем – низкая вязкость, условия развития бактерий, замораживание, относительно низкая пленкообразующая способность.

Особенности диспергирования.

Особенности диспергирования при производстве НВДЭП ЛКМ по сравнению с органорастворимыми ЛКМ:

· процесс диспергирования в водной среде идет легче, так как большинство пигментов и наполнителей имеет гидрофильный характер поверхности, что способствует более эффективному смачиванию поверхности и внутренней структуры агрегатов пигментных частиц и обеспечивает возможность использования менее энергоемкого и дорогостоящего оборудования для диспергирования;

· процесс диспергирования должен осуществляться в отсутствии пленкообразующей системы, так как большинство лате6ксов не выдерживает сильного гидромеханического воздействия, развиваемого в диспергирующем оборудовании, и теряет устойчивость: либо частично, либо полностью коагулирует, что требует введения в состав пигментных пастспециальных диспергирующих и стабилизирующих добавок.

Особенности пигментирования.

Пигментирование водно-дисперсионных пленкообразующих систем характеризуется рядом особенностей, обусловленных дисперным состоянием пленкообразователя и спецификой водной среды. Область перехода структуры наполненного полимерного покрытия называют критическим объемным содержанием пигмента (КОСП) φкр. В области перехода структур резко изменяются реологические свойства лакокрасочных материалов (например, их текучесть) блеск, механические и защитные свойства покрытий (рис. 4).

Теоретически для монодисперсных сферических частиц, независимо от их диаметра, при наиболее плотной гексагональной упаковке (φкр должно составлять 0,74 общего объема. С учетом наличия граничных слоев толщиной δ при размере частиц α:

φкр = 0,74(1 – δ/α)3

Практически полидисперсные частицы упакованы не идеально плотно и φкр составляет обычно 0,45‒0,55 общего объема.

Низкое КОСП, причиной которого является отсутствие смачивания частиц пигментов и наполнителей пленкообразователем в краске, так как частицы пленкообразователя и минеральной фазы разделены прослойками воды. Смачивание пигментных частиц пленкообразователем начинается только на завершающих стадиях пленкообразования, когда частицы полимера начинают контактировать друг с другом (рис. 22 из учебника) и с частицами минеральной фазы. Полимер при этом находится в высокоэластичном состоянии, а макромолекулы недостаточно подвижны чтобы полностью смочить поверхность за то короткое время, которое отводится на формирование покрытия. Важным фактором, определяющим КОСП, является размер частиц полимера, и значение КОСП может быть рассчитано исходя из соотношения:

где Dпо и Dпг – диаметры частиц полимера и пигмента.

Таким образом, одним из факторов повышения КОСП является снижение размера латексных частиц.

Производство красок на основе водной эмульсии полимеров. Несмотря на сложность рецептуры вододисперсионных красок, технология их изготовления сравнительно проста и принципиально не отличается от технологии производства эмалей и грунтовок, содержащих органические растворители. Обычно лакокрасочные заводы используют уже готовые латексы, которые производятся заводами синтетического каучука (стирол-бутадиеновые) или промышленностью пластмасс (поливинилацетатные, полиакрилатные и др.). В целом процесс производства краски можно подразделить на четыре ос­новные стадии:

· Приготовление водного полуфабриката;

· Подготовка пигментной пасты (предварительное смешение).

· Непрерывное диспергирование.

· Корректировка конечного продукта.

Производство цветных водоэмульсионных красок включает дополнительные
 (по сравнению с производством белых) операции ‒ замес и перетир на краскотерочной машине подколеровочных паст и подгонка цвета при типизации краски
 в смесителе . Эмульсионные краски производят в высокоскоростные диспергаторы. За счет хорошего диспергирующего действия в диспергаторах возникает большое усилие сдвига. Однако в высоковязких эмульсионных красках, содержащих грубые частицы, требуются высокие усилия сдвига. В этих случаях более эффектив­ными являются многоосевые мешалки.

Приготовление водного полуфабриката проводят в смесителях. Используют деминерализованную (т. е. освобожденную от минеральных солей) воду. В ней растворяют эмульгаторы, стабилизаторы, структурирующие добавки, пеногасители, антиоксиданты и др. Полученный раствор используют для диспергирования пигментов и наполнителей. Для этой цели применяют, шаровые мельницы и бисерные диспергаторы.

При составлении краски пигментную пасту совмещают в смесителе при умеренном перемешивании с эмульсией полимера, добавляют пластификатор, антифриз и другие необходимые добавки. Готовую краску очищают фильтрованием через сетчатые фильтры и фасуют.

На рисунке 1 приведена схема производства водоэмульсионных красок с применением бисерных мельниц. В смесителях I готовят полуфабрикат, т. е. водный раствор полимерной дисперсии , который затем насосом 4 подается в быстроходный смеситель 6; туда же из бункера 8 загружают пигменты и наполнители. Из смесителя 6 через промежуточный смеситель 7 водная паста пигмента поступает на бисерную мельницу 9. Полученная в результате диспергации пигментная паста помещается в диссольвер 10. В его емкости, имеющее форму тора, установлена рамная мешалка, вращение которой препятствующей густым и липким компонентам оседать на стенках и дне диссольвера, а состав водоэмульсионной краски доводится до стандартных характеристик путем смешения с пленкообразующим веществом, подаваемым туда же из хранилища 3 насосом 4. Сроки смешивания компонентов водно-дисперсной краски зависят от объема смеси, исходных характеристик закладываемых компонентов, мощности диспергатора и диссольвера – как правило, достаточно 20-30 минут на каждую из операций. На завершающем этапе готовая краска пропускается через сетчатые фильтры 5. После смешения и типизации в смесиготовая краска поступает на фасовочную машину для
 розлива в тару. Весь цикл работ по производству краски должен проходить при температуре воздуха не ниже +5 °C.

Рис. 1. Схема производства водоэмульсионных красок: 1 – смеситель для приготовления раствора добавок; 2 – весы; 3 – хранилище для эмульсии, 4 – насос; 5 – фильтр сетчатый; 6 – смеситель быстроходный; 7 – промежуточный смеситель; 8 – бункер для пигментов; 9 – бисерная мельница; 10 – смеситель.

Краски на основе водной эмульсии в отличие от масляных красок, эмалей и других пигментированных лакокрасочных материалов не содержат в своем составе растительных масел и токсичных органических растворителей. Гарантийный срок хранения всех марок водоэмульсионных красок и грунтовок – 6 мес. со дня изготовления.

Поливинилацетатные краски.

К поливинилацетатным краскам относятся водоразбавляемые эмульсионные краски, содержащие в качестве пленкообразователя гомополимерную поливинилацетатную дисперсию – непластифицированную, пластифицированную и др.

Изготовлению красок различных марок обычно предшествуют
 стадии, связанные с подготовкой сырья: получение умягченной воды жесткостью
 не более 3 мэкв/л, пластифицирование поливинилацетатной дисперсии и приготовление 5%-ного раствора карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ).

Пластифицирование поливинилацетатной гомополимерной дисперсии. В смеситель емкостью 5 м3, снабженный пропеллерной мешалкой (200 об/мин), загружают непластифицированную поливинилацетатную дисперсию и дибутилфталат в соотношении 95: 5 (по массе) и перемешивают около 1,5 ч до получения однородной пленки без наличия масляных капель.

Приготовление 5%-ного раствора КМЦ. В аппарат, снабженный якорной мешалкой и рубашкой для обогрева и охлаждения, загружают воду, затем КМЦ, нагревает до 60°С и перемешивают до получения однородного раствора.

Приготовление полуфабриката. Эта первая стадия любого технологического процесса производства водоэмульсионных красок заключается в получении водного раствора вспомогательных веществ (добавок). В аппарат-смеситель, снабженный якорной мешалкой и подогревом, загружают последовательно умягченную или дистиллированную воду и вспомогательные вещества (пентахлорфенолят натрия, полифосфаг натрия и другие добавки), подогревают содержимое до 50–60°С и перемешивают до получения однородной массы. Готовность полуфабриката устанавливают, определяя его однородность (наливом на стекло) и содержание нелетучих веществ.

Получение белых поливинилацетатных красок. В настоящее время для получения белых поливинилацетатных красок используют бисерные мельницы (взамен краскотерочных машин и шаровых мельниц), что обеспечивает минимальную продолжительность и меньшую стоимость процесса. Стадии основных технологических этапов производства белых красок отображены на рисунке 2. Приготовление полуфабриката осуществляется в смесителе 1 путем растворения в воде вспомогательных веществ. Приготовление замеса белых пигментов и наполнителей в полуфабрикате для этого в диссольвер 2 (объем 1,6 м3, частота вращения мешалки 300‒1800 об/мин) последовательно загружают полуфабрикат, белый пигмент (поступающий при помощи электротельфера 6 в бункер 7) и наполнители и перемешивают около 30 мин до полного смачивания (устройство диссольвера показано на рис. 2.12). Замес перекачивают в промежуточную емкость (смеситель) 1 , а оттуда – в бисерную мельницу.

Приготовление белой пигментной пасты (эмульсии) осуществляют в бисерной мельнице 3 (диспергирование замеса). Для этого в рабочий цилиндр бисерной мельницы предварительно загружают стеклянные шарики, а затем насосом 5 из промежуточного смесителя 1 в нижнюю часть мельницы подают пигментную пасту (замес), устанавливая оптимальную скорость ее подачи и пускают в ход заполненную на 2/3 объема бисерную мельницу. Регулярно после каждого часа работы мельницы проверяют степень перетира по клину и при соответствии этого показателя норме сливают водную пигментную пасту в промежуточный мерник 4 для дальнейшей подачи в смеситель 8 . Составление белой краски осуществляют в смесителе, типизация и слив в тару ‒ в смеситель 8 емкостью около 6 м5 с якорной мешалкой (48 об/мин) загружают из мерника водную белую пигментную пасту, 5%-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы и пластифицированную поливинилацетатную дисперсию. После перемешивания в течение 30 мин производят типизацию краски по однородности, вязкости, величине рН и содержанию нелетучих веществ. Полученную готовую белую краску сливают в тару.
Получение цветных поливинилацетатных красок. В смеситель 1 (рис. 6.3) загружают полуфабрикат и доставленные при помощи электротельфера цветные пигменты и размешивают до получения однородного замеса. Его диспергируют на краскотерочной машине 3 до получения цветной пигментной пасты с требуемой степенью перетира, поступающей в дежу 5 (после снятия с фартука машины). Из дежи цветная паста выкачивается насосом 6 в смеситель 2, где перемешивается с приготовленной по схеме, показанной на рис. 6.2, белой краской. После типизации в том же смесителе готовая цветная водоэмульсионная краска поступает на фасовку.

Рис. 2. Схема производства белых водоэмульсионных красок
1 – смеситель; 2 – диссольвер; 3 – бисерная мельница; 4 – мерник весовой; 5 – насос; 6 – электротельфер; 7 – контейнер; 8 – смеситель.

Рис. 3. Схема производства цветных водоэмульсионных красок;
1 – замесочная машина; 2 – смеситель; 3 – краскотерочная машина; 4 – емкость; 5 – дежа; 6 – насос; 7 – весы.

Поливинилацетатные краски применяют для окраски деревянных, бетонных, оштукатуренных и загрунтованных металлических - поверхностей, а также для окрасочных работ по старым покрытиям.

Краски на основе сополимера винилацетата (сополимеро-винилацетатные). Получение красок включает следующие стадии:
приготовление полуфабриката в смесителе введением в нагретую воду около 6% вспомогательных веществ и перемешиванием до полного растворения; примерный состав полуфабриката включает: воду – 94,5%, №-карбоксиметилцеллюлоза – 3, пентахлорфенолят натрия – 1, нитрит натрия – 1, полифосфат натрия – 0,5; изготовление пигментных дисперсий (водных паст) путем предварительного получения замеса перемешиванием пигмента н наполнителей с полуфабрикатом и последующего диспергирования замеса на краскотерочной машине (или на бисерной мельнице) до получениястепени перетира частиц по клину не более 70 мкм; изготовление водоэмульсионной краски в смесителе перемешиванием пигментных паст (белой и цветных) в водной дисперсии сополимера винилацетата с дибутилмалеинатом до получения однородной массы; типизация краски в приемнике-смесителе и розлив в тару. Краски Э-ВС-17 всех цветов устойчивы к замораживанию до –40 °С и оттаиванию. Покрытия на их основе сохраняют защитные свойства не ниже балла 5 в условиях умеренного климата не менее пяти лет. Краски применяют для наружной окраски пористых поверхностей, загрунтованных металлических поверхностей и для окраски по старым покрытиям. Краски рекомендуется наносить при температуре не ниже 8°С кистью, валиком и краскораспылителем. Перед применением их разбавляют водой до вязкости 20‒30 с. по ВЗ-4 при нанесении
краскораспылителем и 40‒80 с при нанесении кистью илн валиком. Краска Э-ВС-515 (бывш. ВС-17ПГ) – краска целевого назначения, весьма близкая по составу и технологии изготовления краске марки Э-ВС-17. Она отличается пониженной горючестью, обусловленной содержанием в ее составе специальной добавки. Плотность краски 1200–1400, а сухой пленки 1500–1700 кг/м3. После, высыхания в течение не более 1 ч краска образует негорючее, матовое и ровное покрытие. Основное назначение – окраска внутренних судовых помещений. Перед нанесением краскораспылителем краску разбавляют водой до рабочей вязкости 50–75 с, а кистью и валиком – 110–120 с. Краска выпускается различных цветов. Срок службы покрытия – 2 года. После высыхання в течение 1 ч краска образует матовое покрытие белого цвета, обладающее защитными свойствами, со сроком службы 2 года. Технологический процесс получения краски включает следующие стадии: приготовление полуфабриката водного раствора вспомогательных веществ (карбоксиметилцеллюлозы и др.); изготовление замеса водной суспензии пигмента в диссольвере; диспергирование пигментной пасты в бисерной мельнице до степени перетира (не более 70 мкм по клину); приготовление колерных пигментных паст в бисерной мельнице или на краскотерочной машине; смешение пигментных паст с водной дисперсией сополимера винилацетата с этиленом и типизация в смесителе; розлив и расфасовка краски.

Литература

1. Мюллер, Б. Лакокрасочные материалы и покрытия. Принципы составления рецептур / Б. Мюллер, У. Пот. – М.: -Медиа», 2007. – 237 с.

2. Ливщиц, М. Л. Лакокрасочные материалы: Справочное пособие / М. Л. Ливщиц, Б. И. Пшиялковский. – М.: Химия, 1982. – 360 с.

3. Крутько, Э. Т. Технология и оборудование лакокрасочного производства. Учебное пособие для студентов вузов / Э. Т. Крутько, Н. Р. Прокопчук. – Мн.: БГТУ, 2005. 446 с.

4. Мельников, И. В. Лакокрасочные материалы/ И. В. Мельников. – Изд. ЛитРес, 2011. – 46 с.

5. Шинкарев, Е. В. Изучение процесса отверждения покрытий на основе водной эмульсии эпоксидиановой смолы ЭД-20 / Е. В. Шинкарева, В. Д. Кошевар, Н. Л. Будейко // Лакокрасочные материалы и их применение. – 2010. – № 4. – С. 33-35.