Пошук

Как делают краски и лаки?

Лаки и краски

Лаки и краски являются очень популярным продуктом химической отрасли, предназначенным для обработки разного рода поверхностей с целью получения покрытий с заданными техническими характеристиками, защитными качествами и эстетическими параметрами. Особенно широко лакокрасочную продукцию (не только, непосредственно, лаки и краски, но и шпаклевки, грунтовки, эмали и т.д.) используют в строительстве, при выполнении ремонтных мероприятий и отделочных работ. Ее выпуск возможен в виде жидкости, порошка или в пастообразной форме.

Краски – это комплексы, содержащие пигментированные компоненты, а лаки – композиции без таковых. То есть, по сути, отличие одних от других состоит в конечном результате: в первом случае образуется цветная пленка, во втором – бесцветная прозрачная. Если обобщить, то лаками можно назвать не имеющие цвета краски.

Основа ЛК продукции может быть масляной (с олифой) и водно-дисперсионной. Олифа обеспечивает оперативное высыхание поверхности, поддающейся обработке. Еще в данной отрасли, как промежуточные материалы, задействуют смолы и растворители, как дополнительные – смывки, мастики, отвердители и т.д. О всем спектре необходимых веществ поговорим далее, сейчас же немного информации о разновидностях и производственных особенностях.

Виды красок и лаков

Все краски делятся на следующие группы:

– водные (эмульсионные, акриловые, латексные, поливинилацетатные, силиконовые);

– на органическом растворителе (алкидные, масляные, эмалевые);

– силикатные;

– клеевые (казеиновые и декстринированные).

Как в случае с красками, так и лаки разделяют, согласно базовому сырью. Основные виды лаков: алкидные, масляные, битумные, спиртовые, каменноугольные, акриловые, уретановые и полиуретановые, перхлорвиниловые и эпоксидные, НЦ, полиэфирные, пентафталевые, поливинилацетатные и эпоксиэфирные.

Каждой из вышеперечисленных разновидностей свойственна своя специфика. Кроме того, могут отличаться производственные моменты.

Лаки и краски: особенности производства

Для производства материалов данной группы необходимо:

– учесть специфику вида/видов, которые будут создаваться;

– правильно организовать рабочие помещения (достаточно большая площадь, хороший свет, наличие отопления и водопроводной воды);

– закупить оборудование. Надеемся, не нужно разъяснять, почему оно должно обладать безупречным качеством;

– позаботиться о поставках высококачественного сырья (не только основного, но и добавок, пигментов, наполнителей, загустителей…);

– изначально проанализировать и в дальнейшем постоянно изучать рынок деятельности.

Что касается технологических нюансов, то на сегодняшний день существуют самые разные производственные технологии. Вот несколько популярных технолиний:

– для выпуска продукции с низкой вязкостью (грунтовок и пропиток);

– для производства низко- и средневязких материалов (лаков, красок, грунтовок);

– для создания шпаклевок.

В целом, рабочий процесс состоит из ряда этапов:

– налив воды в достаточно большую емкость;

– включение малых оборотов;

– загрузка всех компонентов;

– добавление при необходимости мела и диоксида титана;

– эмульгирование;

– фасовка.

Но есть и специфические особенности. Для получения лаков и красок в них, помещенных в диспергаторы, отдельно рассеивают пигменты, а после производят разного цвета составы. Разноцветные пасты получают иным способом. Здесь смесители должны работать непрерывно, приводя в движение мельницы, наполняющиеся пигментами. Компоненты эмали поступают в смеситель сквозь дозатор, затем продукт очищают от посторонних включений и фасуют. При изготовлении грунтовок задействуют дозаторы, шприцы и очистительные фильтры. А для получения шпаклевок берут карбонат кальция (мел), латекс, клей, сульфацил и сернокислую медь, все вместе смешивают в емкости и переносят в специальное оборудование, где композиция приобретает желаемую консистенцию.

Материалы для лакокрасочной продукции

Из чего производят ЛКМ? Что обеспечивает защитные характеристики и укрывистость? Какие обязанности выполняет тот или иной функциональный элемент и как варьируются свойства продукта, согласно конечным целям? Все эти вопросы очень важны для ЛК отрасли. Поэтому попробуем найти на них ответы.

Любая краска – это мультикомпонентная композиция, содержащая около десяти ингредиентов. Всех их можно разделить на основные и вспомогательные. К первым принадлежат связка, пигмент и растворитель, ко вторым – все остальное. Без хотя бы одного из основных компонентов материал не превратится в краску (это не касается только пром. порошкопродуктов, не содержащих растворитель). Без той или иной вспомогательной составляющей краска, все же, может быть получена, но в ущерб наивысшим качественным показателям, определенным свойствам продукта.

Связующее вещество (связка, пленкообразователь)

В процессе высыхания способствует образованию пленки, обретающей защитные свойства и характеризующейся необходимой адгезией (уровнем прилипания) к обрабатываемой плоскости. Им могут служить полуфабрикатные лаки, синтетические смолы и ряд иных пленкообразующих веществ. В функциональных обязанностях связки – определение степени глянцевости и твердости покрытия, времени высыхания, адгезии, стойкости к воздействиям разного характера, а также эксплуатационного периода. Если сказать, что она – самая важная часть краски, то это не будет преувеличением.

Кстати, приведенная выше классификация красок основана именно на этом основном компоненте (алкидные, эпоксидные, полиуретановые и др.). Каждому виду характерный свой набор защитных свойств. К примеру, алкидная продукция отличается хорошей атмосфероустойчивостью, алкидно-уретановая – атмосфероустойчивостью и значительными физ.-механическими параметрами, акриловая – цвето- и глянцестойкостью, эпоксидная – противостоянием воздействию воды и химических средств. Но этим все не ограничивается. Связующие вещества имеют и иные свойства, обуславливающие использование при создании красок.

При выборе связки необходимо учитывать назначение ЛКМ, эксплуатационные условия будущего покрытия и, что немаловажно, ее стоимость. Если взять, например, органически растворимую продукцию, то для нее предпочтительнее использовать алкидные и алкидно-уретановые пленкообразователи. Это один из лучших вариантов в плане соотношения цены и качества. Эпоксидные и полиуретановые наряду с высокими защитными свойствами стоят дороже.

Пигмент

Основная задача данной составляющей – придание и самому материалу, и образующемуся покрытию определенного цвета. Среди других: обеспечение укрывания поверхности, повышение прочности, придание антикоррозионных характеристик. Пигментами могут выступать вещества органической и неорганической природы в форме порошка.

От укрывистости часто отталкиваются при выборе сырья для создания красок. Это важнейшее свойство пигментов, отличающее их от красителей. С помощью красителей закрашивание поверхности невозможно, а благодаря пигментам – еще как. Степень укрывистости материала может быть разной: если он с первого раза не закрыл поверхность, значит пигмента применено недостаточно.

При производстве красок наполнители, в том числе и пигменты, перетирают, измельчают в специальных диспергаторах до минимально возможных размерных параметров. Путем обеспечения надлежащей укрывистости, достигается высокая удельная поверхность.

Один из самых популярных в ЛК промышленности и не только пигмент – алюминиевая пудра. Однородной консистенции порошок с высокой дисперсностью серебристого окраса, измельченный в пудру металл. В выпускающихся различными производителями продуктах количество активного алюминия варьируется в диапазоне 82-92 %. Укрывистость – 10 г/м2. Плотность – 0,15-0,3 г/см3.

Данный материал дополняется смазкой, чаще всего парафином, олеиновой кислотой или октадекановой (стеариновой) кислотой, маслами. Смазка вводится при размельчении металла. Благодаря присутствию ее частиц сверху пудры, металл под влиянием кислорода воздуха не окисляется, его частицы не слипаются в процессе хранения, а также обеспечивается влияние на смачиваемость пленкообразователями. Когда смачиваемость ухудшается, материал всплывает на верх ЛК шара. Это основа специфических и очень ценных свойств данной пудры, среди которых – листование. Порошок из толщи лакокрасочного слоя всплывает, размещаясь параллельно плоскости. При этом отчасти происходит перекрывание друг друга. Степень листования зависит также от смазки, растворителя и пленкообразователя, используемых в ЛКМ.

Лучше всего алюминиевая пудра соединяется с металлическими изделиями (прежде всего из стали), а также с бетонными, деревянными и др. На рынке представлена в двух вариантах: ПАП-1 и ПАП-2. По составу оба одинаковы, однако второй более измельченный. Кроме того, отличаются они кроющей способностью на воде (7200-9700 г/см2).

Алюминиевую пудру задействуют при изготовлении стойких к атмосферному влиянию и высоким температурам (до 450 °С) красок. Покрытию обеспечиваются значительная отражательная способность, водо-, газо- и коррозиостойкость. Наиболее известная краска, производимая с участием данного материала – «серебрянка» (БТ-177). Также самостоятельно или вместе с цветными пигментами он может быть применен для создания ЛКМ, назначение которых – декоративная отделка. Не всплывающие марки пигмента вводят в состав молотковых эмалей, которыми покрывают технику, приборы и т.д. Ввиду легкого взаимодействия с кислотами и щелочами, эту пудру можно задействовать с нейтральными пленкообразователями.

Обычно ПАП – компонент красок, выпускающихся в двух упаковках, смешивать содержимое которых нужно прямо перед покраской, во избежание ускоренного загустевания.

Растворитель

Необходим для того, чтобы ЛКМ находились в жидком состоянии, а следовательно для того, чтобы их можно было наносить, куда нужно. Выглядят растворители для данной области как жидкие прозрачные вещества, не имеющие окраса, но обладающие специфическим запахом. Исключением является только вода, которой запах не свойственен. Если забрать из краски растворитель, то она превратится в сухой твердый продукт, который невозможно будет нанести на поверхность с помощью характерного покрасочного инструмента (кисточки или валика). А после нанесения в растворителе уже нет потребности, поэтому он в полном объеме улетучивается.

Выбор данного основного элемента базируется по типу связки. Его хим. природа похожа на связующее вещество, он способен растворять или разбавлять. Какой растворитель лучше брать для определенных материалов? Для алкидных – уайт-спирит, эпоксидных – 646, нитроэмалей – 647, акриловых – бутил- и этилацетаты, водно-дисперсионных – соответственно, воду.

Вспомогательные ингредиенты оптимизируют ЛК производство, обеспечивают нужные сроки годности продукции, эффективность нанесения материала, сокращают период высыхания и придают спец. свойства ЛКМ. К ним принадлежат:

– твердые наполнители (например, мраморная пудра, используемая с целью увеличить прочность покрытия);

– сиккативы (принимают участие в хим. реакции в ходе высыхания);

– ржавчиномодификаторы (дают возможность красить поверхность, на которой присутствует допустимое количество ржавчины);

диспергаторы (интенсифицируют измельчение твердых пигментов и наполнителей);

– антиседиментационные добавки (не дают пигментам и наполнителям при хранении ЛКМ выпадать в осадок);

– загустители и пеногасители (помогают достигать результативного производства водных красящих составов);

– консерванты (стоят на страже внедрения в водные ЛКМ пагубной микрофлоры при хранении);

– коалесценты (функциональные добавки, способствующие пленкообразованию в водных красках).

Это часть вспомогательных веществ, которые часто используются в лакокрасочной отрасли, но не все. Есть и некоторые иные.

Химическая составляющая красок и лаков

Как вы понимаете, и основные, и вспомогательные компоненты – это преимущественно вещества химической природы. Перечень наименований – очень большой. Но есть химия, используемая чаще всего. О ней – далее.

Диоксид титана. Белый твердый реактив, не растворяющийся в воде и кислотах. Обладает большой разбеливающей способностью и укрывистостью, характеризуется значительной стойкостью к влаге, химическим и атмосферным факторам, хорошо компонируется со всеми пленкообразующими веществами, не токсичен. Ввиду перечисленных свойств выступает основным белым пигментом в ЛК отрасли (на него приходится 90 %). Не только дает возможность создавать покрытия разных цветов, но и в разы улучшает их качество, поэтому достойной альтернативы в лакокрасочных рецептурах не имеет.

Ацетон. Растворитель, используемый чаще всего при изготовлении нитролаков, которые благодаря ему намного быстрее высыхают после нанесения. Кроме того, может применяться для разбавления масляных красок и грунтовок, для обезжиривания поверхностей перед нанесением красящих материалов и для удаления ЛК продуктов.

Толуол. Растворитель, который принимает участие в создании дорожных красок, НЦ лаков и эмалей. Часто входит в состав комплексных растворяющих композиций, задействуемых при получении и применении эпоксидных, виниловых, акриловых, НЦ и хлоркаучуковых ЛКМ.

Уайт-спирит. Данный растворитель при производстве и нанесении красок используют едва ли не наиболее часто. Он хорошо разбавляет масляные и алкидные составы. Может быть задействован для передпокрасочного обезжиривания.

Изопропанол. Еще один растворитель, отлично показывающий себя в производстве нитро- и этилцеллюлозы.

Бутилацетат. Предназначение – доведение ЛКМ до рабочей консистенции. Также может вводиться в состав иных растворителей.

Ксилол нефтяной. Является ингредиентом ряда эмалей и компонентом большого числа растворяющих комплексов.

Этиленгликоль. Антифриз, позволяющий без риска перевозить водно-дисперсионные ЛКМ и красить ими при низких температурах окружающей среды.

Карбамид (мочевина). Отвердитель. Применяется при изготовлении акрил-уретановых красок и эмалей. При внесении во фталевую эмульсионную краску содействует полимеризации эмульсии. Благодаря ему покрытие получается крепким и хим. нерастворимым.

Едкий натр. Задействуется при изготовлении красителей и пигментов для ЛК продукции. Также хорошо справляется со старыми лакокрасочными покрытиями, если их нужно удалить из дерева, металла или других поверхностей.

Вместо заключения

На основе составляющих ЛКМ и их функций можно определить, как регулировать и улучшать свойства продукции.

Если не устраивает:

– вязкость (слишком большая, не способствующая хорошему нанесению материала, формирует потеки или чрезмерно толстый слой), нужно добавить растворитель, который соответствует краске. Благодаря ему композиция примет более подходящую для нанесения форму. А после он просто улетучится;

– глянец (недостаточный), можно использовать соответствующий лак (к примеру, в ПФ эмаль ПФ лак);

– защита (защитные свойства) покрытия, в краску дополнительно вводится лак;

– время высыхания алкидной краски, к ней добавляют алкидно-уретановый лак. Значительное ускорение высыхания в таком случае будет объясняться более оперативным высыханием лака, плюс его совместимостью с материалом.

Что касается недовольства по поводу укрывистости, то здесь можно убрать изъян только на производстве, потребитель для улучшения данного параметра сделать уже ничего не сможет. Пигментов в розничной продаже нет, разве что алюминиевая пудра, о которой мы упоминали выше. Да и ввести их в краску без спец. оборудования, выполняющего диспергирование, невозможно. Поэтому хорошо, если производитель позаботится о качестве ЛКМ, а потребителю, кроме выполнения мелких манипуляций типа как разведение состава или повышение глянцевости, ничего делать дополнительно не придется. От этого выиграет каждый.

Поделиться



Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *