Из чего состоит краска. Часть III. Пигменты и добавки

Пигменты

Пигменты – это нерастворимые красящие вещества, присутствующие в виде твердых частиц, диспергированных в красках для придания лакокрасочным материалам цвета.

В зависимости от их укрывистости, количества и качества пигменты могут полностью окрашивать поверхность, устраняя всю прозрачность пленки ЛКП (в данном случае речь идет о красках или глянцевых материалах). Однако иногда к ЛКМ добавляется только небольшое количество пигментов. В этом случае они смогут окрасить краску в более или менее явный оттенок, позволяя древесной текстуре под ней оставаться видимой (а тут мы имеем дело с окраской прозрачным лаком).

Укрывистость.jpg

Укрывистость - это способность краски изменять цвет поверхности, на которую она нанесена. Это контролируется путем нанесения краски определенной толщины на тест-карту с черными и белыми квадратами и оценки ее способности их маскировать. Укрывистость напрямую зависит от количества и качества пигментов в краске.

Помимо окрашивания, пигменты могут заметно влиять на физико-механические характеристики связующего, в котором они диспергированы. В частности, это зависит от их процентного содержания в уже высохшей пленке.

На самом деле существует критическая объемная концентрация пигмента, известная как КОКП, в соответствии с которой характеристики продукта резко меняются. Чем выше КОКП, достигаемая при использовании определенного типа связующего, тем меньшее его количество требуется для достижения нужных свойств покрытия. Следовательно, КОКП определяет экономичность применения связующего.

Многие свойства покрытий значительно ухудшаются при превышении КОКП в рецептуре краски. Например, резко возрастают водопоглощение, паропроницаемость и проницаемость диоксида углерода, укрывистость и хрупкость, снижаются блеск и устойчивость покрытий к истиранию.

Графики.jpg

Изменение некоторых поведенческих параметров конкретной краски после изменения концентрации содержащихся в ней пигментов

Пигменты можно разделить по их происхождению на натуральные и синтетические. Наиболее широко сейчас используются пигменты синтетического происхождения, а их, в свою очередь, можно разделить следующим образом:

• неорганические (нерастворимые соли и оксиды металлов), характеризующиеся оптимальной атмосферостойкостью, оптимальной стабильностью при высоких температурах и светостойкостью. С другой стороны, их нельзя использовать для создания ярких цветов, и не все цвета можно получить с их помощью.

• органические (микрошарики пластика, фталоцианина, азинов и т. д.), характеризующиеся практически бесконечным диапазоном цветов, позволяющим получать особенно чистые и яркие оттенки.

Пигменты.jpg

Недостатком органических пигментов является их относительно высокая стоимость, особенно светостойких. В некоторых случаях органические пигменты могут стоить в 20 - 120 раз дороже неорганических.

Помимо пигментирования красок в той или иной степени, пигменты и красители также используются для непосредственного окрашивания древесины до ее покрытия лаком – речь идет о морилках. Но о них мы расскажем в другом цикле статей.

Наполнители - это подкласс пигментов, к ним относятся мелкодисперсные тальки, сульфаты, карбонаты и карбиды кальция, оксиды алюминия, магния и титана. Они нерастворимы в связующем, как пигменты, но в отличие от них не имеют окрашивающего или покрывающего эффекта. Они используются для изменения химико-механической прочности красок.

Наполнители также способны увеличивать сухой остаток и, следовательно, толщину нанесенной пленки в высохшем состоянии. Ввиду низкой стоимости по сравнению с пигментами их иногда обильно добавляют в краску, преимущественно в дешевую, тем самым увеличивая выход продукции в ущерб количеству дорогих связующих.

Наполнитель.jpeg

В этом случае такие параметры ЛКП, как механическая и химическая прочность, способность противостоять вызываемому светом эффекту пожелтения, а также долговечность будут заметно ухудшены. Вот почему такие краски обычно считаются некачественными.

Однако при правильном использовании наполнители могут дать заметные преимущества. Они могут облегчить шлифование сухого ЛКП абразивами и улучшить заполняющую способность продукта.

Добавки

Помимо связующего вещества, растворителя, наполнителей и пигментов, в формулы красок для дерева почти всегда добавляют небольшие количества различных добавок, с целью улучшить характеристики продукта и облегчить его нанесение.

Добавки способны глубоко изменять физико-химические характеристики продуктов, в которых они используются, даже если они добавляются в количествах, которые редко превышают 1%. Эффективность добавки строго зависит не только от используемого количества (добавка обычно работает только в четко определенном количестве), но также от природы и состава краски.

Добавки, которые очень эффективны в очень малых количествах в одном продукте, могут стать совершенно неэффективными или даже вызвать разрушительный эффект, если их добавить в другой продукт. Обратите внимание, что некоторые добавки эффективны даже в количестве 1-2 ppm (частей на миллион).

Капля.jpg

Это означает, что всего 1-2 грамма определенного вещества достаточно, чтобы полностью изменить характеристики 1000 кг (тонны) краски. Например, некоторые добавки, добавленные в краску в таких количествах, могут радикально изменить ее поверхностное натяжение и, таким образом, ее способность равномерно распределяться по поверхности и смачивать ее.

Примером, хорошо известным всем, кто занимается живописью и который дает очень хорошее (отрицательное) представление о том, как даже малейшие количества определенных веществ могут изменить поведение краски, является силикон. Можно всего лишь распылить силиконовое масло на расстоянии 20-30 м от рабочего места, чтобы создать проблемы с адгезией, краска просто перестанет прилипать или начнет кратерить.

Очевидно, производители добавляют только полезные добавки, которые придают краскам фундаментальные характеристики для упрощения их нанесения и придания конечных свойств покрытию. Вот некоторые из наиболее распространенных и широко используемых:

• матирующие добавки, воски или микропарафины, которые изменяют степень непрозрачности отделочного покрытия (глоссность);

• присадки против образования пузырей, специальные кремниевые соединения, которые помогают устранить пузырьки воздуха, образующиеся в пленке влажной краски;

• гелеобразующие добавки, вещества, способные увеличивать сцепление между молекулами краски во влажном состоянии и, следовательно, позволяющие наносить краску равномерно на вертикальные поверхности без образования потеков;

• добавки против пожелтения, используемые для уменьшения эффекта пожелтения ЛКП, вызываемого воздействием света;

• электростатические добавки, используемые для доведения красок, наносимых с помощью электростатических систем, до нужной степени удельного сопротивления;

• ускоряющие добавки, влияющие на скорость полимеризации красок;

• замедляющие добавки, замедляющие скорость полимеризации красок;

• пластифицирующие добавки, изменяющие эластичность и гибкость пленки без изменения ее прочности;

• добавки, предотвращающие пенообразование, используются для предотвращения образования пены при перемешивании краски.

Добавки.jpg

Эта информация о добавках имеет большое значение, поскольку она сосредоточена на проблеме загрязнений, которому могут подвергаться краски при нанесении: смазочные материалы, масла (возможно, в воздухе компрессора), моющие средства, косметические продукты, используемые рабочими (гель, лак для волос), случайно добавленные в краску, могут вызвать дефекты пленки, и их обычно очень трудно идентифицировать.

В заключение этого цикла статей

Характеристики краски зависят от качества и процентного соотношения компонентов, используемых в ее формуле. Особое внимание следует уделять типу и качеству используемых связующих и пигментов.

Также стоит помнить, что всегда рекомендуется использовать растворители, рекомендованные производителем краски. В химической промышленности существует множество переработанных растворителей, которые часто продаются как качественные продукты. Поскольку их цена очень низкая, они также очень широко используются. Мы предлагаем использовать эти продукты с особой осторожностью, поскольку их состав обычно непостоянен, а растворяющая способность и скорость испарения непредсказуемы. На самом деле они могут представлять также токсикологический риск для работника предприятия.

Хотя их можно добавлять в минимальных количествах, добавки могут существенно изменить характеристики краски. По той же причине определенные типы химических загрязнителей, которые могут случайно смешаться с краской, приводят к серьезным дефектам отделки.

Предыдущие части этого цикла статей:

Из чего состоит краска. Часть I. Связующие

Из чего состоит краска. Часть II. Растворители и разбавители