Лакокрасочные материалы. Общие сведения.

ВОРОНЕЖ 2016

 

ПЛАН:

Введение………………………………………………………………..………...3

Общая характеристика лакокрасочных материалов……………………...4

Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности……13

Методика определения категорий помещений

Объектов железнодорожного транспорта по взрывопожарной

И пожарной опасности, в которых находятся

Обращаются) легковоспламеняющиеся и горючие

жидкости (ЛВЖ и ГЖ) ………………………………………………………..15

Определение площади испарения по исходным данным ………………..20

Заключение……………………………………………………………………..28

Список литературы……………………………………………………………29

 

Введение

 

В настоящее время на прилавках магазинов можно увидеть изобилие лакокрасочных изделий во всевозможных упаковках и самого разнообразного назначения. Уже практически не осталось таких поверхностей, для которых нельзя было бы подобрать определенный тип и марку лака и краски. Сейчас можно не только приобрести краску подходящего цвета, но и нужный оттенок с помощью автоматических колеровочных установок или готовых колеровочных паст. Давайте попытаемся разобраться, что же представляют собой лакокрасочные материалы.

Лакокрасочные материалы (ЛКМ) имеют две основные функции: декоративную и защитную. Они оберегают дерево от гниения, металл - от коррозии, образуют твердые защитные пленки, предохраняющие изделия от разрушающего влияния атмосферы и других воздействий и удлиняющие срок их службы, а также придают им красивый внешний вид. Лакокрасочные покрытия долговечны. Для их нанесения не требуется дополнительное, сложное оборудование, и они легче обновляются. Поэтому такие покрытия широко применяются как в быту, так и во всех отраслях промышленности, на транспорте и в строительстве.

Свойства лакокрасочных покрытий зависят не только от качества применяемых ЛКМ, но и от таких факторов, как способ подготовки поверхности к окраске, правильный выбор и соблюдение технологического режима окраски и сушки.

С каждым годом к ЛКМ и покрытиям на их основе предъявляются все более жесткие требования в связи с появлением новых технологий в промышленности, строительстве и формированием современных эстетических вкусов у потребителя. Это касается в равной степени как защитных, так и декоративных свойств покрытий, которые определяются физико-химическими показателями всех компонентов лакокрасочной рецептуры и, в первую очередь, пленкообразователя и пигмента. В значительной степени изменить свойства покрытий можно химической модификацией или введением другого (как правило, более высокого по стоимости) пленкообразователя, но это дорогой и трудоемкий путь.

Защитная и декоративная функции лакокрасочных материалов (ЛКМ) известны очень давно. С момента появления ЛКМ как они сами так и способы их нанесения постоянно совершенствуются. За последнее время ассортимент ЛКМ резко изменился: от натуральных красок постепенно перешли к материалам на синтетической основе, органоразбавляемым, с высоким сухим остатком, порошковым и т. д.

Цель работы заключалась в том, чтобы рассмотреть лакокрасочные материалы, их состав, основы производства и ассортимент.

Задания курсовой работы:

1) дать общую характеристику лакокрасочных материалов;

2) рассмотреть технологический процесс производства лакокрасочных материалов;

3) охарактеризовать технологический процесс нанесения лакокрасочных материалов;

4) рассмотреть свойства лакокрасочных покрытий;

5) проанализировать ассортимент лакокрасочных материалов.

 

Лакокрасочные материалы. Общие сведения.

Лакокрасочные материалы используют для приготовления красочных составов, которые в вязко-жидком состоянии наносят тонкими слоями (60…500 мкм) на поверхность отделываемой конструкции (бетон, дерево, металл). В результате отвердевания красочных составов образуется твердая цветная пленка, которая прочно сцепляется с отделываемой поверхностью (основанием) и называется лакокрасочным или малярным покрытием.

Такие покрытия дают возможность защитить материал конструкций от вредного воздействия окружающей среды и, следовательно, повысить их долговечность; получить архитектурно-художественный эффект; улучшить санитарно-гигиенические условия в помещениях. Некоторые лакокрасочные покрытия имеют специальное назначение (например, антисептические и огнезащитные краски для дерева). Чаще всего лакокрасочные покрытия служат одновременно для нескольких целей.

Лакокрасочные покрытия обычно состоят из грунтовочного, подмазочного, шпаклевочного и окрасочного слоев, каждый из которых имеет свое особое назначение. Основным назначением грунтовочного слоя является улучшение сцепления последующих слоев с основанием. Подмазочные слои служат для заполнения сравнительно крупных углублений на поверхности основания. Шпаклевочный слой предназначен для выравнивания поверхности. Один или несколько окрасочных слоев создают тонкую пленку заданного цвета. В зависимости от характера основания и назначения окраски некоторых слоев может и не быть, но всегда есть красочный слой (слои).

Основными компонентами лакокрасочных составов являются пигменты и связующие вещества, кроме них в лакокрасочные составы могут входить наполнители, растворители и разбавители.

Краски — это более общее, неточное название цветных веществ (пигментов, красителей). В виде красок выступают суспензии из пигментов в плёнкообразующих веществах и применяются в качестве защитных и декоративных покрытий, а также изобразительном искусстве. Они содержат наполнители, растворители, пластификаторы,отвердители.

Самое первое красящее вещество, которое было применено как краситель — сажа. Мел и охры стали известны около 30 тыс. лет назад. Примерно б тыс. лет назад художники начали применять в качестве пигментов малахит, лазурит и киноварь. В V в. до н. э. к ним добавились также свинцовые белила, сурик, глёт. Первоначально рисунки создавались только с помощью пигментов — мелко истолчённых твёрдых окрашенных веществ. Позднее в их состав стали вводить связующие вещества (кровь животных, яичный желток) — так получили краски. До наших дней дошли изображения, возраст которых исчисляется сотнями, а то и тысячами лет — и всё это благодаря долговечности минеральных красок. Обширную группу природных пигментов составляют охры (от греч. «охрос» — «бледный», «желтоватый»).

Химический состав краски включает гидратированные (включающих в химическом составе воду) оксиды железа (Fe2O3•Н2O; Fe2O3•3Н2О). При прокаливании охра теряет кристаллизационную воду, и пигмент превращается в красящее вещество красного оттенка. В наше время охры используются в производстве резины, цемента, бумаги, пластмассы, однако их постепенно вытесняют синтетические жёлтые железооксидные пигменты.

Если в состав краски входят минералы, содержащие оксиды марганца, то получаемое красящее вещество имеет коричневый цвет (вспомните, когда долго постоит марганцовка, то постепенно раствор становится коричневатым из-за наличия оксида марганца MnO2). Такие пигменты называются умброй. Пигмент тёмно-красного цвета — железный сурик — это оксид железа (III) с примесями силиката алюминия и кварца. Сурик — пигмент универсальный, устойчивый к свету, поэтому он широко используется для окраски деревянных и металлических предметов, а также цемента.

В древние времена природный минерал синего цвета лазурит (или ляпис-лазурь) Na3Ca[AlSiO4]3S ценился дороже золота. Краска из этого истолчённого в мелкий порошок камня называлась ультрамарином. Позднее сплавлением каолина с карбонатом натрия и серой (или сульфатом натрия и углём) стали получать искусственный ультрамарин. Химический состав краски «ультрамарин»: Na8Al6Si6O24S.

Другая известная минеральная краска синтетического происхождения — «прусская лазурь» K[FeIIFeIII(CN)6], впервые полученная в 1704 г.

В качестве зелёного пигмента долго использовалась так называемая богемская земля — минерал авгит (Ca, Na) (Mg, Fe2+, Fe3+, Al, Ti) [(Si, Al)2O6]. Затем стали готовить краски на основе оксида хрома(Ш) и его гидрата. С открытием в 30-х гг. XX в. фталоцианинов хромовые красители были почти вытеснены ими. Белые пигменты составляют более 60 % всех современных красящих веществ. Их применяют для изготовления лакокрасочных материалов не только белого, но и других цветов, а также в производстве пластмасс, бумаги, строительных материалов, керамики и др.

В древности широко применялись свинцовые белила — основной карбонат свинца 2PbСО3•Pb(ОН)2. На протяжении многих веков люди ничего не знали о токсичности свинца, поэтому свинцовые белила входили в состав даже некоторых косметических средств. Сейчас свинцовые белила практически полностью заменены диоксидом титана, цинковыми белилами (оксидом цинка), литопоном (смесью сульфида цинка и сульфата бария). В художественных красках могут использоваться также пигменты, не имеющие широкого распространения из-за высокой стоимости (кобальтовые краски) либо из-за токсичности (например, сульфиды кадмия и ртути). При смешивании пигментов с растительными клеями (пшеничным крахмалом, декстрином и др.) получают акварели (от лат. aqua — «вода») — краски, разводимые водой. Если в пигментно-клеевую смесь добавить белила, красочный слой будет более плотным. Такие краски называются гуашью (от ит. guazzo — «водяная краска»).

На основе растительных масел или синтетических смол готовят масляные краски. Помимо минеральных красок в древности широко применялись краски растительного и животного происхождения. Они обладают большим количеством оттенков, но гораздо менее долговечны. В качестве красителей издавна использовались сок крушины, шафрана, черники, резеды, вытяжки из коры дуба, ольхи.

Любимую краску древнеримской знати — пурпур добывали из желёз средиземноморского моллюска иглянки. Улиток измельчали и полученным соком пропитывали ткань. На воздухе этот сок приобретал пурпурный цвет. Правда, одежды из ткани такого цвета были доступны лишь патрициям: для получения 1 г красителя требовалось переработать более 8 тыс. моллюсков. Высоко ценили также карминовый краситель (кошениль) извлекаемый из червеца карминоносного. 200 тыс. жучков давали всего лишь 1 г красящего вещества. Из Индии в Европу попал другой краситель — индиго. Первоначально его получали из листьев индигоферы. Из 100 кг листьев выходило 3 кг индиго.

В середине XIX удалось синтезировать «анилиновый красный», или фуксин (от названия красных цветков фуксии). При нагревании в запаянной трубке анилина C6H5NH2 с дихлорэтаном СН2Cl—СН2Сl получилось вещество красного цвета, окрашивающее шелк и шерсть.

Тогда же было получено красновато-фиолетовое вещество, позднее названное мовеином (от фр. mauve — «мальва») за сходство с окраской цветов мальвы. Промышленное производство мовеина стало началом развития анилинокрасочной промышленности.

После открытия английским химиком Петером Гриссом в 1857 г. реакции диазотирования началось производство азокрасителей — самого многочисленного класса органических красителей. Грисс обнаружил, что при обработке ароматических аминов азотистой кислотой образуется неустойчивая диазониевая соль, а в результате её взаимодействия с некоторыми соединениями (фенолами, ароматическими аминами) появляются окрашенные продукты: однако, несмотря на впечатляющие успехи промышленного синтеза красителей, индиго всё ещё получали традиционным способом — из растительного сырья.

В 1866 г. к изучению «короля красителей» приступил Адольф Байер. Ему удалось установить молекулярное строение этого вещества и в 80-х гг. наладить его лабораторный синтез. И лишь в конце 90-х гг. XIX в. было начато промышленное производство индиго.

К началу XX в. было получено более 1200 синтетических органических красителей. К сожалению, их производство и в наши дни остаётся одним из самых загрязняющих окружающую среду, поэтому сейчас исследовательские работы в этой области направлены не на поиск новых красящих веществ, а на усовершенствование уже известных технологий.

Состав современных красок сложный. Помимо красящего пигмента и плёнкообразующего вещества в состав краски могут входить растворители, разбавители, сиккативы (вещества, ускоряющие высыхание лакокрасочных материалов) и другие вспомогательные компоненты. В зависимости от типа плёнкообразующего вещества краски делятся не следующие: масляные краски, эмалевые краски, эмульсионные краски и порошковые краски.

Лакокрасочные материалы (ЛКМ) — составы (преимущественно жидкие или пастообразные), которые после нанесения тонким слоем на твердую подложку высыхают с образованием твердой пленки — лакокрасочного покрытия. Основными лакокрасочными товарами являются олифы, лаки и красочные составы (краски).

Исходными материалами для приготовления олиф, лаков и красок служат растительные масла, синтетические и естественные смолы, сиккативы, растворители и разбавители (разжижители), пластификаторы и пигменты. Некоторые из этих материалов (сиккативы, растворители и разбавители, частично и пигменты) наряду с олифами, лаками и красками также поступают в продажу и служат в основном для корректировки состава и свойств уже готовых лакокрасочных товаров.

Лакокрасочное покрытие — покрытие, которое образуется в результате плёнкообразования (высыхания) лакокрасочных материалов, нанесённых на поверхность изделий. Основное назначение лакокрасочных покрытий — защита материалов от разрушения (например, металлов — от коррозии, дерева — от гниения) и декоративная отделка изделий. Существуют также лакокрасочные покрытия специального назначения — электроизоляционные, флуоресцентные, термоиндикаторные, термостойкие, бензо- и маслостойкие и др.

Свойства лакокрасочного покрытия определяются составом лакокрасочных материалов (типом плёнкообразующих веществ, пигментов и др.), а также структурой покрытий, которые в большинстве случаев состоят из нескольких слоев. Важнейшие требования к лакокрасочным покрытиям — прочное сцепление (адгезия) отдельных слоев друг с другом, а нижнего слоя — также и с подложкой, твёрдость, прочность при изгибе и ударе, влагонепроницаемость, атмосферостойкость, комплекс декоративных свойств (прозрачность или укрывистость, цвет, степень блеска, узор и др.).

При нанесении лакокрасочного покрытия на поверхность большое значение имеет его вязкость. Условную вязкость определяют вискозиметром. Условной вязкостью лакокрасочных материалов называют время непрерывного истечения в секундах определенного объема материала через калиброванное сопло.

Важнейшим технологическим показателем является укрывистость лакокрасочного материала, характеризующая расход лакокрасочного материала на 1 м2 окрашиваемой поверхности. Значение этого показателя определяет равномерность нанесения слоя лакокрасочного материала, что обуславливает его экономическую эффективность.

Укрывистость зависит от оптических свойств пигмента, его дисперсности и объемной концентрации в связующем, а также степени дисперсности лакокрасочного материала. Существенное влияние на укрывистость оказывают также химический состав и цвет пленкообразующего, физико-химические свойства связующего, тип растворителя и др. Однако главным образом укрывистость обусловлена оптическими явлениями, протекающими в пленке.

Покрытие, образующееся после высыхания краски, выполняет защитно-декоративные функции. Проще говоря, оно должно скрыть под собой поверхность основания (укрывистость), защитить ее от возможных механических воздействий (стойкость) и обеспечить необходимый уровень визуального комфорта (декоративность). Именно эти свойства и определяют пригодность краски для эксплуатации в тех или иных условиях.

Укрывистость — одна из важнейших характеристик материала, позволяющая объективно сравнивать потребительские свойства разных красок. Продукция большинства западноевропейских фирм соответствует международному стандарту ISO 6504/1, согласно которому под укрывистостью подразумевается площадь, которую можно покрыть одним литром краски (м2/л). При этом краска должна на 98% укрывать подложку, окрашенную черными и белыми полосами или квадратами. Чем руководствуются производители из третьих стран, определяя укрывистость своей продукции, в точности неизвестно.

Нередко на упаковке с краской указывается не укрывистость, а расход (м2/п, м2/кг или даже г/м;). Этот параметр является существенно менее определенным, поскольку сильно варьируется в зависимости от свойств поверхности, на которую наносится краска. По этой причине относиться к цифрам, приведенным на упаковке, следует с известной осторожностью. Например, одна и та же краска, имеющая укрывистость 10-13 м2/л (ISO 6504/1) может обеспечивать расход по ранее окрашенной поверхности 10-12 м2/п, по зашпаклеванной поверхности 7-9 м2/л, а по оштукатуренной поверхности 3-5 м2/л. Технология нанесения, применяемый малярный инструмент и квалификация исполнителя также влияют на расход краски.

Под стойкостью подразумевается стойкость к мытью, водостойкость (что не одно и то же), стойкость к истиранию, устойчивость к воздействию химических реагентов и способность противостоять образованию плесени.

Этот показатель является определяющим при выборе краски для конкретных условий эксплуатации. Материал, предназначенный для окрашивания потолков в спальнях и гостиных, допускает, как правило, только легкое мытье и может быть использован для отделки стен лишь в малопосещаемых, сухих помещениях. Стены в гостиных и спальнях должны окрашиваться красками с повышенной стойкостью к мытью, выдерживающими не менее 2 тыс. проходов щеткой, а в помещениях, внутренние поверхности которых подвергаются достаточно интенсивному воздействию (кухни, туалеты, лестничные клетки и т.п.) желательно применять материалы, допускающие не мене 5 тыс. проходов.

Химическая стойкость к действию щелочей и кислот. Ряд пигментов изменяет свой цвет или обесцвечивается при соприкосновении с щелочными растворами. Например, малярная лазурь в щелочной среде обесцвечивается, свинцовый железный крон краснеет. Подобные пигменты не применяют для изготовления красочных составов, наносимых на поверхность свежею бетона или цементно-известковой штукатурки. Щелочестойкими являются почти все природные пигменты (охры, мумия, умбра, перекись марганца), а также многие искусственные пигменты (титановые белила, оксид хрома, органические пигменты: алый и оранжевый). Для изготовления специальных кислотостойких красок применяют только кислотостойкие пигменты (графит, титановые белила, оксид хрома). Пигменты, содержащие соединения свинца (свинцовые белила, свинцовые крон и сурик), токсичны и при их применении необходимо соблюдать установленные правила охраны труда.

Механические свойства покрытий во многом определяют уровень защитных свойств, а также в значительной степени влияют на декоративные функции покрытий в течение срока их эксплуатации. К механическим свойствам покрытий относятся твердость, гибкость, прочность на удар, адгезия.

Твердость – сопротивление, оказываемое покрытием при проникновении в него другого тела. Твердость пленки – одно из важнейших механических свойств лакокрасочного покрытия характеризующее частично степень высыхания, а в основном прочность поверхности.

Изгиб покрытия косвенно характеризуется его эластичность, т.е. свойство, обратное хрупкости. Сущность метода заключается в определении минимального диаметра стержня, при изгибании, на котором окрашенной металлической пластинки не происходит разрушения лакокрасочного покрытия.

Адгезия – способность лакокрасочных покрытий к прилипанию или прочному сцеплению с окрашиваемой поверхностью. От величины адгезии зависят механические и защитные свойства покрытий. Для определения адгезии существует три стандартных метода (решетчатый надрез, метод отслаивания (отрыва), метод решетчатых надрезов с обратным ударом).

Водостойкость – способность лакокрасочного покрытия выдерживать без изменения воздействия пресной или морской воды.

Морозостойкость – способность лакокрасочного материала сохранять свои физико-механические свойства после нескольких циклов замораживания-оттаивания.

Термостойкость – предельно допустимая температура, при которой покрытие сохраняет способность выполнять свои функции в течение определенного времени. Эмали ПФ-115 защищают поверхность от периодического воздействия температур до 60-800С.

Атмосферостойкость — способность лакокрасочного покрытия сохранять в течение продолжительного времени свои защитные и декоративные свойства в атмосферных условиях. Количественно атмосферостойкость выражают сроком службы лакокрасочного покрытия (в годах, месяцах), определяемых степенью потери его защитных и декоративных свойств под влиянием разрушений, вызванных атмосферным воздействием. Срок службы зависит от климатических и специфических условий местности. К видам разрушений, связанным с потерей декоративных свойств лакокрасочных покрытий относятся: потеря блеска, изменение цвета, белесоватость и грязеудержание.

Важно отдавать себе отчет, что все ускоренные испытания (на атмосферостойкость, на коррозионную стойкость, на долговечность Пк) не могут в полной мере отражать все процессы, которые будут происходить в естественных условиях. Они содержат ограниченное число стандартных факторов влияния, которых в естественных условиях может быть гораздо больше.

Метод окрашивания и условия нанесения лакокрасочных материалов существенно влияет на долговечность покрытий. Сроки службы покрытий в зависимости от метода окрашивания могут различаться на 15-25%, что объясняется разной структурой сформированных покрытий (лучше при электростатическом, воздушном, безвоздушном распылении; хуже при окунании, струйном обливе).

Условия нанесения (влажность, температура окружающего воздуха) также влияет на качество и долговечность покрытий. При несоблюдении температурно-влажностных параметров на поверхности сформированного покрытия появляются различные дефекты (шагрень, проколы), которые приводят не только к ухудшению внешнего вида, но значительно снижает долговечность покрытия.

Режим отверждения покрытий влияет на его защитные и физико-механические свойства. Покрытия, сформированные в результате горячего отверждения, более устойчивы к воздействию климатических факторов и агрессивных сред. Это объясняется тем, что формирование при повышенных температурах обеспечивает образование покрытий более плотной структуры. Физико-механические свойства неоднозначно зависят от температуры отверждения лакокрасочных материалов. Часто при горячем отверждении наблюдается охрупчивание покрытий, что приводит к снижению их прочностных свойств.

Толщина лакокрасочных покрытий для обеспечения противокоррозионной защиты должна быть достаточно большой, так как она влияет на скорость проникновения агрессивных агентов к поверхности металла. Поэтому при эксплуатации покрытий в условиях с различными параметрами агрессивности его толщина устанавливается в соответствии со степенью агрессивности среды. Так рекомендуемая толщина покрытий для сельской атмосферы составляет 120 мкм, промышленной – 150 мкм, морской – 200 мкм, химической – 300 мкм.

Вместе с тем существует мнение, что не всегда увеличение толщины покрытия может привести к повышению его противокоррозионных свойств. При значительной толщине в покрытии могут возникать внутренние напряжения, приводящие к его растрескиванию. Толщина покрытия должна гарантировать отсутствие капиллярной проницаемости, т.е. быть несколько больше критической толщины. Для различных условий эксплуатации повышение толщины покрытия больше критической колеблется в 1,5-5 раз. В идеальном случае этот коэффициент подбирается опытным путем.

Таким образом, высокую долговечность и хорошие физико-механические свойства лакокрасочных покрытий можно обеспечить при выборе оптимальных стадий технологических операций их получения с учетом правильного выбора лакокрасочного материала и т.д.