Особливості використання лакофарбових матеріалів та оцінка їхньої екологічності

Лакофарбові матеріали наносять на конструкції та частини будівель з метою отримання покриттів, що підвищують архітектурно-художню виразність будівель, поліпшують санітарно-гігієнічні умови експлуатації приміщень, забезпечують захист конструкцій від гниття, корозії та займання.

Залежно від призначення будівель та споруд, а також від вимог, які став­ляться до оздоблення, фарбування буває:

простим, яке використовується для складських, допоміжних та тимчасових будівель;

покращеним, призначеним для оздоблення житлових, цивільних та промис­лових будівель і споруд;

високоякісним,яке використовується при оздобленні приміщень у громад­ських приміщеннях (театрах, клубах, вокзалах, лікарнях, готелях тощо).

Процес отримання лакофарбового покриття містить такі послідовно вико­нувані операції: підготовку поверхні, ґрунтування, шпатлювання, шліфування, фарбування. Причому необхідно враховувати сумісність основи й покриття, що наноситься.

Відомо, що зовнішній вигляд і довговічність покриття залежать на 60% від підготовки поверхні, на 10... 15% — від додержання технологічних норм при вико­нанні фарбування, на 25...30% - від якості фарби.

Підготовка поверхніперед фарбуванням має велике значення для отриман­ня високоякісного покриття й забезпечення тривалого терміну його експлуатації. Підготовка поверхні передбачає її очищення від продуктів корозії, висолів, ста­рої фарби, пилу, жирових та інших забруднень. Способи підготовки поверхні роз­діляють на три групи: механічні, термічні, хімічні.

До механічних способів очищення відносять: очищення інструментом (щітки, шліфувальні машини) або за допомогою піску, дробу, суміші піску, води то­що. Застосовуючи ці способи, можна отримати добре очищену поверхню з рівно­мірною шорсткістю, яка підвищує адгезійні властивості лакофарбової плівки.

До хімічних способів очищення поверхні відносять знежирення поверхні, яке здійснюється за допомогою лужних миючих засобів або активних розчинни­ків залежно від типу забруднення.

Термічний спосіб застосовується в основному для очищення металевої по­верхні від іржі й окалини з використанням полум'я киснево-ацетиленового паль­ника.

Після очищення поверхні основи необхідно перевірити її вологість: для якісного фарбування вологість не повинна перевищувати 8%. Якщо основою є бетон, то бажано починати фарбування не раніше ніж після одного сезону опа­лення.

Подальший технологічний цикл містить зміцнююче грунтування, фінішне вирівнювання поверхні, знепилювання, а якщо необхідно, знежирення, а потім шпатлювання (для вирівнювання кольору і підвищення адгезії фарбового покрит­тя до підкладки).

Ґрунтуванняє першою операцією після підготовки поверхні. Ґрунтувальний шар дозволяє зміцнити саму основу, істотно збільшити термін експлуатації по­криття внаслідок створення міцного зв'язку між поверхнею основи і наступними лакофарбовими шарами, забезпечує рівномірне імпрегнування (всмоктуваль-ність) фарби. Ґрунтовку наносять пензлем, фарборозпилювачем та іншими спо­собами, причому нанесений шар повинен бути тонким порівняно із зовнішніми шарами фарби. Сушіння ґрунтувального шару проводять відповідно з режимом, передбаченим технологією.

Шпатлювання здійснюється з метою вирівнювання поверхні. Шпатлівки на­носять шарами (не більше трьох). Кожний шар шпатлівки потрібно висушувати для запобігання тріщиноутворення та зниження захисних властивостей покриття.

Інколи для одержання фактурної поверхні «під шагрень» шпатлювальний шар не вирівнюють.

Затверділу шпатлівку шліфують спеціальними шліфувальними дисками. Шліфування необхідне для вирівнювання поверхні і поліпшення адгезії між шара­ми покриття. При виборі фарби необхідно враховувати її сумісність з матеріалом основи.

Нанесення лакофарбових покриттів може здійснюватись різними методами, в тому числі зануренням, наливанням, струменевим обливанням, електроосад-женням, псевдорозрідженням, пневматичним, безповітряним або електростатич­ним розпиленням за допомогою різних пристроїв. Застосування пензля передба чає низьку швидкість фарбування (приблизно 10 м²/год), використання валика підвищує швидкість робіт, але при цьому ускладнюється фарбування швидковисихаючими фарбами та матеріалами, що мають високу в'язкість. Пневматичне розпилення (за допомогою пістолета) дозволяє використовувати швидковисиха-ючі фарби та фарбувати зі швидкістю 30 м²/год, створюючи тонкошарове деко­ративне покриття. Однак при застосуванні цього способу відмічається висока емісія парів розчинників, збільшується витрата фарби, ускладнюється викорис­тання в'язких фарб.

Необхідність обмеження емісії розчинників у атмосферу сприяла розвитку гідродинамічної технології фарбування, тобто безповітряного розпилення, що пе­редбачає хрестоподібне нанесення покриття пістолетом. Це досить складний про­цес, який вимагає високої кваліфікації оператора. Висока потужність гідродинаміч­ного фарбування (200...400 м²/год ) є ефективною при покритті великих поверхонь.

Сушіння нанесеного покриття може бути природним та штучним (гаряче, радіаційне, фотохімічне).

Руйнування лакофарбових покриттів може відбуватися внаслідок невико­нання правила сумісності, непередбаченої дії атмосферних факторів або пору­шення загальних правил експлуатації.

До основних видів руйнувань, які характеризують зміну декоративних влас­тивостей покриттів (ГОСТ 9.407, ГОСТ 6992), відносять втрату блиску, зміну кольору, грязеутримання, викришування.

Втрата блиску (матовість) є одним із показників руйнування поверхневого шару покриття внаслідок фотохімічного процесу. На початковій стадії втрата блиску може бути усунена шляхом полірування або протирання. Зміну блиску покриття визначають за стандартом (ГОСТ 896) або візуально порівняно з кон­трольним зразком.

Зміна кольору покриття (побілення, потемніння, пожовтіння, бронзування та ін.) відбувається внаслідок фотохімічних процесів або міграції пігменту. Ця ха­рактеристика оцінюється візуально порівняно з контрольним зразком чи за до­помогою спектрофотометра або компаратора кольору.

Грязеутримання - здатність лакофарбового покриття утримувати на своїй поверхні механічні забруднення, які не видаляються при промиванні водою. Цей показник визначають візуально за наявністю або відсутністю на поверхні покрит­тя механічних частинок після промивання теплою водою.

Викришування - поява на поверхні покриття тонкого шару порошку, що легко видаляється, внаслідок деструкції одного або декількох компонентів. Інтен­сивне викришування при дії атмосферних факторів може призвести до ерозії (ви­вітрювання) покриття, тобто до його руйнування, в результаті чого відкриваєть­ся підкладка. Викришування покриття визначають за стандартом (ГОСТ 16976) або візуально за відсутністю чи наявністю частинок пігменту на бавовняній тка­нині (білої для темних покриттів і чорної для світлих), які відокремлюються від покриття при терті його із зусиллям.

До основних видів руйнувань, які характеризують зміну захисних власти­востей покриття для металевих поверхонь (ГОСТ 9.407), відносять: розтріскуван­ня, вивітрювання, відшарування, розчинення, зморщування, утворення пухирів, корозію металу (підплівкова корозія).

Розтріскування покриття пов'язане з виникненням розривів на його повер­хні. Розрізняють основні види тріщин: волосяні - дрібні, хаотично розташовані у верхньому шарі покриття; магістральні - глибокі, які проникають крізь весь шар покриття й можуть призвести до його повного руйнування; тріщини, які ут­ворюють ефект «крокодилової шкіри» та ін.

Відшарування покриття - відокремлення ділянок одного чи більше шарів системи від нижчих шарів або всієї системи покриття від пофарбованої поверхні.

Пухирі утворюються на поверхні покриття від дії вологи, в тому числі при її проникненні під покриття. Поява корозії на поверхні покриття свідчить про руйнування пофарбованої металевої поверхні.

Розтріскування, вивітрювання, відшарування, розчинення, утворення пухи­рів на поверхні покриття оцінюють за розмірами руйнування (діаметр, глибина) окремих ділянок та за загальною площею зруйнованого покриття.

Зморщування визначають за площею зруйнованого покриття, а підплівкову корозію (після видалення покриття) - аналогічно корозії металу.

Після проведення всіх випробувань узагальнену оцінку зовнішнього вигля­ду покриття виводять в балах (ГОСТ 9.407) за комплексом зміни його декоратив­них та захисних властивостей.

Враховуючи зростаючу увагу до екологічних аспектів виробництва і засто­сування будівельних матеріалів, досить актуальною є оцінка рівня небезпеки влаштування та експлуатації лакофарбових покриттів.

Причинами отруєння людей найбільш часто є міграція токсичних речовин з лакових покриттів. Саме такі компоненти лакофарбових матеріалів як органіч­ні розчинники та кислотний отверджувач, становлять найбільший ризик отруєн­ня під час нанесення покриття і подальшого процесу полімеризації плівки. Не­безпечним є застосування пластифікатора дибутилфталату, який при експлуата­ції лакофарбового покриття тривалий час мігрує в оточуюче середовище.

Для виготовлення та розведення ряду олійних або алкідних лакофарбових матеріалів використовують натуральні та синтетичні оліфи. Шкідливий вплив на оточуюче середовище мають леткі компоненти, які входять до складу цих оліф -органічні вуглеводні розчинники (стирол, ксилол, дифеніловий спирт, триметил­бензол, бензин, скипидар та ін.).

Встановлено, що емаль на основі епоксидної смоли не можна використову­вати у житлових приміщеннях внаслідок виділення в оточуюче середовище ком­плексу шкідливих речовин (формальдегід, ацетон, епіхлоргідрин, ксилол, толуол та складні ефіри) вкількості, що перевищує допустимий рівень безпечного їх вмісту в складі повітря.

Водорозчинні фарби порівняно з органорозчинними менш токсичні, але во­ни містять важкі метали, розчинники для прискорення висихання та інші токсич­ні добавки. Навіть до складу сучасних модернізованих латексних фарб входять ксилол, метиленхлорид та тетрахлорид вуглецю, які негативно впливають на ото­чуюче середовище.

Особливо небезпечним для здоров'я людей є пил токсичних пігментів (до яких відносять усі пігменти на основі свинцю, оксидів хрому, сульфіду кадмію та ін.). Застосування цих пігментів може призвести до отруєння організму навіть у процесі приготування фарб. Покриття на основі фарб, які містять токсичні піг­менти, також небезпечні при їхній експлуатації і мають обмежене використання.

Для запобігання отруєння токсичними пігментами при їх отриманні та ви­користанні у виробництві необхідно застосовувати засоби індивідуального захис­ту, а також обов'язковим є обладнання приміщень місцевою та загальною при­пливно-витяжною вентиляцією.

У деяких країнах використання лакофарбових матеріалів обмежене у зв'яз­ку з їх екологічною небезпечністю, наприклад англійськими стандартами якості заборонені масляні фарби (на основі оліфи), нітрофарби, а також пентафталеві (ПФ) та гліфталеві (ГФ) фарби.

Таким чином, головним завданням промисловості лакофарбових матеріалів, враховуючи умови сьогодення, є зниження вмісту розчинників у лаках і емалях та створення екологічно чистих матеріалів за рахунок переважного використання воднодисперсійних та порошкових фарб.

Контрольні запитання

1. Загальні відомості про лакофарбові матеріали.

2. Які функції виконують лакофарбові покриття?

3. Назвіть основні компоненти, що складають лакофарбову композіцію. У чому відмінність лаку від фарби й фарби від ґрунтовки?

4. Які функції виконують пігменти й наповнювачі?

5. Які функції виконуютьплівкоутворюючіта розчинники?

6.Які типи плівкоутворювачів та пігментів вам відомі?

7.Наведіть приклад маркування лакофарбових матеріалів.

8.Які переваги мають вододисперсійні фарби в порівнянні з масляними й емалевими?

9. Класифікація лакофарбових покриттів.

10. Наведіть коротку характеристику лакофарбових покриттів різного призначення.