Вся електронна бібліотека >>>

Зміст книги >>>

 

Побут. Господарство. Будівництво. Техніка

Лаки і фарби у вашому будинку


Книги з будівництва та ремонту

 

Якщо глибоко задуматися - все не так просто

 

 

В попередній главі ми вже познайомилися з основними компонентами лакофарбових матеріалів, що визначають властивості матеріалів, так і покриттів. Однак не менш важливі і властивості поверхні, яка підлягає фарбуванню. Міцність і довговічність покриття великою мірою залежать від старанності підготовки поверхні для забезпечення взаємодії лакофарбового матеріалу і поверхні, що фарбується.

У чому ж полягає процес фарбування і що при цьому відбувається? При фарбуванні офарблює поверхню твердого тіла взаємодіє з поверхнею рідкого лакофарбового матеріалу, після затвердіння якого утворюється нова тверда поверхня, яка межує і взаємодіюча з навколишнім середовищем. При цьому властивості нової поверхні істотно відмінні від властивостей незабарвленої поверхні.

Як же здійснюється ця взаємодія, чи можна підсилити або послабити взаємодія лакофарбового матеріалу з підкладкою?

Поверхня твердого тіла, якою б ідеальною вона ні здавалася, має мікрорельєф - мікроскопічні порушення і нерівності, які або відбивають особливості внутрішньої структури твердого тіла, або викликані зовнішніми, механічними причинами. Такого роду нерівності називають первинними. До їх числа відносять численні дефекти - пори, тріщини, капіляри, що з'являються на поверхні при отриманні вироби і в результаті протікання процесів старіння, а також мікрорельєф, що утворюється при механічній обробці.

Атоми, молекули, іони, що знаходяться на поверхні, є джерелом силового поля. Тому на поверхні можуть сорбуватися (поглинатися фізично або з хімічною взаємодією) різні речовини (кисень, вода, електроліти та ін). При цьому поверхня дуже швидко змінюється. Виникають в результаті взаємодії з твердою поверхнею продукти реакції можуть залишатися на поверхні, утворюючи шар нерівномірною товщини, що викликає додаткову шорсткість, називається вторинною.

Особливими властивостями володіє і поверхневий шар рідкого лакофарбового матеріалу.

Уявімо молекулу, що знаходиться під поверхнею рідини на глибині понад 10~' см (радіус молекулярної дії).

Молекула А оточена з усіх боків іншими, і в певний момент часу вона піддається приблизно рівним впливу інших молекул, в результаті чого сумарний ефект впливу цих сил стане рівним нулю. Молекула, що знаходиться на поверхні рідини, відчувати тільки вплив молекул, розташованих на більшій глибині і поблизу від неї. Сумарна сила, що впливає на молекулу, буде прагнути втягнути її вглиб.

На поверхні рідини молекули розташовані в визначеному порядку подібно до того, як вони розташовані в

твердому тілі. Тонкий поверхневий шар рідини, що знаходиться у стані, аналогічному станом натягнутою гумової плівки. Якщо плівка натягнута рівномірно по всіх напрямках, на кожну одиницю її довжини в будь-якому напрямку поверхні плівки буде впливати сила, що характеризує ступінь напруження плівки.

З курсу фізики відомо, що така сила, розрахована на одиницю довжини, називається поверхневим натягом. З іншого боку, поверхневий натяг може розглядатися як енергія поверхні, віднесена до одиниці площі.

Сила взаємодії двох твердих тіл зазвичай мала, так як фактична площа контакту із-за нерівностей поверхонь невелика. На кордони ж розділу рідини і твердого тіла (а саме це ми маємо при забарвленням) внаслідок можливості повного контакту по всій площі дотику і за умови досягнення повної змочуваності рідиною твердій поверхні відбувається максимальне взаємодія.

Змочування є самовільним процесом, пов'язаним із зменшенням вільної енергії системи, що складається з трьох дотичних фаз (твердої - підкладка, рідкої - лакофарбовий матеріал, газоподібної - повітря). Оскільки тверда поверхня має різну шорсткість і хімічно неоднорідна, вона змочується по-різному.

Велику роль у забезпеченні взаємодії відіграють дифузійні явища, що визначають рухливість вступають у контакт молекул. Досягнення контакту молекул полімеру з підкладкою полегшується при підвищенні температури,' застосування розчинників і речовин, що сприяють збільшенню рухливості молекул і змочуваності поверхні лакофарбовим матеріалом.

Найбільша міцність досягається тоді, коли підкладка і пленкообразова-тель мають функціональні групи або зв'язку, здатні до фізичної або хімічної взаємодії.

Таким чином, для того щоб посилити взаємодію офарблює поверхн-

сті з лакофарбовим матеріалом, слід збільшити її. В побуті це можна зробити, надаючи мікрошорсткість обробкою шліфувальної шкуркою.

У промислових умовах вдаються до більш складної, але зате більш надійної обробці - оксидированию і фосфатиро-ворення поверхні. Утворюються мікронерівності збільшують площа фактичного контакту, а отже, і величину силовогр поля між підкладкою і лакофарбовим матеріалом.

Слід пам'ятати, що на поверхні можуть бути різні забруднення - іржа, окалина, масла і мастила, видимі неозброєним оком. Одночасно на поверхні можуть бути невидимі, а тому більш небезпечні забруднення - паяльні флюси, різні солі, піт від дотики рук. Для забезпечення хорошого контакту лакофарбового матеріалу з поверхнею забруднення повинні бути видалені. Крім того, попадання мастил і масел в лакофарбовий матеріал може не тільки погіршити змочування поверхні, але і привести до уповільнення його висихання, ослабленню взаємодії з підкладкою.

Але у медалі, як кажуть, дві сторони. Враховуючи, що місця, на яких перебуває мастило, погано забарвлюються, застосовують спеціальні мастила, щоб захистити деякі частини поверхні, які не слід фарбувати, наприклад при фарбуванні нікельованих або хромованих деталей при ремонтної фарбуванні автомобіля.

На величину контакту крім шорсткості впливають і інші фактори, такі як змочування, здатність заповнювати нерівності твердої поверхні, витісняючи з неї раніше сорбовані речовини (гази, пари, вологу і ін), що перешкоджають досягненню максимально можливого контакту. Можливий випадок, коли лакофарбовий матеріал не розтікається по поверхні й повного змочування не відбувається. Кисть ковзає по поверхні, фарба збирається в краплі. Це призводить згодом до появи різних дефектів покриття, погіршують декоративні і захисні властивості,- зморщування, розтріскування.

Істотного поліпшення змочування сприяє операція знежирення поверхні перед фарбуванням. В побуті для цих цілей найчастіше застосовують протирання дрантям, змоченою органічним розчинником, або миття з милом або пральним порошком з наступним промиванням чистою теплою водою.

Розтікання лакофарбового матеріалу по поверхні забезпечує хороший адгезійний контакт і необхідні захисні і декоративні властивості плівки: відсутність часу, рівну гладку поверхню. На розтікання впливають як характер поверхні, так і властивості самого лакофарбового матеріалу (в'язкість, структурні властивості та ін), тому для підвищення здатності молекул плівкоутворювача до взаємодії з твердою поверхнею використовують спеціально підібрані розчинники.

Отже, ми підготували поверхню до фарбування, очистили її від видимих забруднень; надали їй шорсткість, використовуючи спочатку грубу, потім тонку шкірку; видалили залишки пилу і знежирити, протерши серветкою, змоченою уайт-спиритом (розчинником).

Тепер справа за лакофарбовим матеріалом. Як правило, поверхню слід загрунтувати, тобто нанести перший шар лакофарбового матеріалу (грунтовку). Про призначення і властивості грунтовки ми вже говорили вище. Її наносять суцільним тонким шаром, ретельно висушують. Шар грунтовки повторює профіль поверхні, тому окремі нерівно-

сті вирівнюють, згладжують шпаклівкою. Іноді шпаклівку наносять на всю поверхню.

Товщина шару шпаклівки, який можна наносити за один раз. залежить від властивостей плівкоутворювальної, на якому вона виготовлена. Для нитрошпат-левок або шпаклівок на основі алкіду товщина шару не повинна перевищувати 0,3-0,4 мм. При необхідності виправлення глибоких дефектів у цих випадках потрібно наносити матеріал в декілька шарів з обов'язковим проміжним сушінням. Після нанесення і затвердіння останнього шару шпаклівки вся поверхня шліфується шкуркою до отримання однорідної матовою поверхні.

Тепер можна приступати до нанесення покривних шарів емалі чи фарби. Число шарів залежить від характеру поверхні і вимог до покриттю.

Іноді зверху наносять прозорий лак. Так отримують багатошарове, або, як кажуть, комплексне покриття. Отже, лакофарбове покриття утворюється на поверхні металу, дерева, пластмаси, штукатурки, паперу та іншого підкладки в результаті нанесення лакофарбових матеріалів і подальшого їх затвердіння.

У цьому розділі ми коротко познайомилися з технологією фарбування. «Технологія» в перекладі з давньогрецької означає «вчення про ремеслі», або «мистецтво ремесла» («техне»- мистецтво, ремесло, «логос»- поняття, вчення). Технологія фарбування включає вибір матеріалів для конкретного випадку, сукупність прийомів підготовки матеріалу і поверхні, способів нанесення і сушіння. Більш детально ці питання будуть розглянуті в наступних розділах.

 

ЧИ ЛЕГКО «МАХАТИ» ПЕНЗЛЕМ?

Для того щоб лакофарбовий матеріал можна було завдати на підкладку традиційними, застосовуваними в побуті способами, він повинен мати певну консистенцію. Консистенцію матеріалу - стан його рухливості - зазвичай ототожнюють з в'язкістю. Тверді тіла характеризуються підвищеною жорсткістю,

і для того щоб вони почали текти або зруйнувалися, необхідно прикласти велике зусилля. Протягом рідин або рідких дисперсій відбувається при значно менших навантаженнях.

Поняття в'язкості як заходи протидіючих сил, виникають в результаті внутрішнього тертя при течії рідин, першим визначив Ісаак Ньютон.

В залежності від властивостей рідких тіл характер їх перебігу під дією зовнішніх сил вельми різний. Так, розчинники, вода і багато інші рідини починають текти відразу ж при додатку до них навіть незначне навантаження (це так звані ньютона рідини). Для того щоб віконна замазка була м'якою, потрібно докласти деяке зусилля - спочатку розігріти в руках, розім'яти, і тільки після цього замазка буде пластичною.

В'язкість і зворотна їй величина - плинність є найважливішими характеристиками лакофарбових матеріалів. Саме в'язкість визначає такі властивості фарб, як здатність до нанесення різними методами, схильність до утворення патьоків та інших дефектів.

«Ідеальний» лакофарбовий матеріал при нанесенні кистю повинен розподілятися по поверхні рівним шаром при дуже невеликому зусиллі; у той же час він не повинен утворювати помітних патьоків або стікати з вертикальних поверхонь і повинен мати хороший розлив. В цьому випадку утворюється рівномірний гладке покриття.

Що ж відбувається при нанесенні лакофарбового матеріалу пензлем? В даному випадку ми практично моделюємо протягом і вплив зрушення на рідину, які вивчав Ньютон.

Ми розглядаємо дві паралельні поверхні: одна - нерухома основа, інша рухається разом з кистю щодо першої, зсуваючи шар лакофарбового матеріалу, що знаходиться між ними.

Спрощене значення швидкості зсуву можна визначити шляхом ділення швидкості руху кисті на товщину плівки. Наприклад, при русі кисті зі швидкістю 25 см/с і товщині плівки близько 30 мкм швидкість зсуву становить приблизно 8000 с~!. При роботі швидкість руху кисті може змінюватися, як і товщина шару матеріалу, тому на практиці швидкість зсуву при нанесенні пензлем коливається від 5000 до 20000 с"1. Для того щоб лакофарбовий матеріал міг легко наноситися кистю, в'язкість його не повинна бути висока. Нехай площа пофарбованої поверхні під пензлем дорівнює 20 см2. Швидкість зсуву, як ми визначили раніше, 8000 з"1, а в'язкість фарби 0,5 Н • с/м2. Тоді зусилля, яке ми повинні докласти до кисті, буде рівним 8,15 Н. Додайте сюди масу пензлі та фарби на неї. Виявляється, не так вже й легко «помахувати» пензлем. При збільшенні в'язкості, зростанні швидкості зрушення, наприклад, через зменшення товщини шару під пензлем, прикладена до матеріалом сила пропорційно зростає. Ось чому перед застосуванням у лакофарбовий матеріал іноді потрібно додати невелику кількість розчинника до отримання «малярною» консистенції. Особливо важливо пам'ятати про це, якщо матеріал до вживання зберігався протягом тривалого часу. При зберіганні частково випаровується розчинник у лакофарбовому матеріалі можуть відбуватися складні перетворення, в результаті чого його в'язкість зростає.

Але ось ми завдали матеріал на поверхню, наприклад на вертикальну стінку.

Рідина, що підкоряється закону Ньютона, повинна стікати з поверхні. На практиці ж для більшості лакофарбових матеріалів цього не спостерігається, хоча деякий стікання все ж відбувається, особливо при використання глянцевої матеріалів. Якщо матеріал стікає по всій поверхні рівномірно, то патьоки на поверхні непомітні. Однак завдати пензлем абсолютно рівний шар важко. При нерівномірному ж фарбуванні швидкість стікання на різних ділянках різна, і тому можливе утворення патьоків. При занадто великому розведенні розчинником лакофарбовий матеріал більшою мірою наближається до властивостей ньютонівської рідини, і схильність до утворення патьоків збільшується.

Швидкість зсуву при утворенні патьоків під час стікання фарби невелика на відміну від швидкості зсуву при нанесенні кистю. Наприклад, якщо на вертикальній стіні шар фарби товщиною 80 мкм стікає вниз зі швидкістю 1 см за 5 хв, то швидкість зсуву складає 0,42 з"1. Стікання може припинитися вже через кілька хвилин після нанесення, оскільки випаровування розчинника в'язкість лакофарбового матеріалу різко підвищується. Крім того, для багатьох лакофарбових матеріалів, протягом яких не підкоряється закону Ньютона, стікання може і не спостерігатися. Це відбувається у випадках, коли при низьких швидкостях зсуву в'язкість досягає високих значень. Такі матеріали не стікають відразу ж після нанесення, а випаровування розчинника служить додатковою перешкодою стіканню.

Однак якщо при низьких швидкостях зсуву в'язкість виявиться занадто високою, то вона буде перешкоджати розтіканню (розливу) штрихів від кисті. Швидкості зсуву при розливі і при утворенні патьоків близькі, тому стікання може і погіршується розлив.

Ефективним засобом запобігання утворення патьоків навіть при нанесенні товстошарових покриттів є використання тиксотропних матеріалів.

Тиксотропия - це здатність матеріалу змінювати консистенцію при додатку впливу, наприклад при перемішуванні, і відновлювати її в спокійному стані.

Густі тиксотропні фарби дуже легко розріджуються при перемішуванні. Для досягнення мінімальної в'язкості потрібно перемішувати матеріал протягом певного часу. Після припинення впливу в'язкість складу через деякий час знову підвищується.

При високих швидкостях зсуву під впливом кисті такий матеріал стає близьким за властивостями до ньютонівської рідини і в момент припинення впливу знаходиться в цьому стані протягом деякого часу, достатнього для розливу фарби. При правильному підборі швидкості відновлення тиксот-ропной структури розтікання штрихів від кисті може відбутися за 10-20 с. При цьому в'язкість досягає високого рівня, що перешкоджає стіканню матеріалу.

В'язкість в значній мірі визначає швидкість осідання пігментів під дією сил тяжіння. Щільність пігментів значно перевершує щільність плівкоутворювальної. Якщо знехтувати рядом факторів, швидкість осідання пігментів можна визначити за законом Стокса.

Так, якщо частинки пігменту мають радіус 1 мкм, різниця щільності пігменту та зв'язуючої дорівнює 4, в'язкість - 0,4 Па-с, то швидкість осідання буде складати близько 2 • 10~6 см/с. Іншими словами, якщо частка повинна пройти відстань 10 см, то для того щоб вона опустилася на дно, потрібно близько 58 добу.

При осадженні частки пігментів утворюють осад різної щільності. Швидкість осідання частинки обернено пропорційна в'язкості, тобто чим більше в'язкість, тим повільніше відбувається утворення осаду. Освіти опадів перешкоджають тиксотропні сполучні. Оскільки пігментовані лакофарбові матеріали в переважній більшості поставляються в готовому до вживання вигляді з відносно невисокою в'язкістю, в них можливо утворення осаду пігментів і наповнювачів. При тривалому зберіганні утворюється значний осад, тому перед вживанням лакофарбові матеріали повинні бути ретельно перемішані.

 

ЯК В КАЗЦІ - ПЕРЕТВОРЮЄТЬСЯ ЧИ НЕ ПЕРЕТВОРЮЄТЬСЯ

Як ми вже знаємо, шар лакофарбового покриття являє собою тонку плівку з наповненого або ненаполнен-ного полімерного матеріалу. Після нанесення лакофарбовий матеріал на підкладці повинен деякий час зберігати рухливість, в результаті чого утворюється рівна плівка. Але після цього рухливість матеріалу необхідно усунути, і отримане покриття повинне придбати необхідний комплекс декоративних і захисних властивостей. Це досягається в результаті переходу полімеру з вязкотеку-чого (розчин полімеру в органічних розчинниках) в високоеластичне (особливе стан твердого тіла, характерне для багатьох полімерів) або склоподібне стан.

Таким чином, в процесі освіти лакофарбового покриття можна виділити наступні стадії: нанесення лакофарбового матеріалу на поверхню твердого тіла; розтікання по поверхні та встановлення міцного адгезійного контакту між підкладкою і лакофарбовим матеріалом; затвердіння плівки в результаті повного випаровування розчинника або хімічних перетворень.

Затвердіння лакофарбового покриття, зване в побуті сушкою,- дуже важлива стадія процесу фарбування.

При сушінні протікають фізичні процеси, пов'язані з перенесенням у плівці тепла і випромінювань (теплопередача), розчинників та продуктів, що виділяються при затвердінні плівки (массопередача), із зміною форми і рухливості молекул плівкоутворювача (структурні зміни). Хімічні перетворення зумовлені зростанням макромолекул, освітою зшитого просторового каркасу за рахунок міжмолекулярної взаємодії окремих функціональних груп - карбоксильних, гідроксильних, епоксидних та інших хімічних груп, здатних до взаємодії. Безперервна фаза плівки лакофарбового покриття складається з високомолекулярного органічного сполуки, що формує кар-

кас, і різних добавок, що сприяють поліпшенню властивостей цього каркаса. Полімерний каркас може бути утворений з одного, двох або декількох полімерів.

Залежно від здатності до переходу в тривимірне просторово зшитих стан плівкоутворювачі можуть бути розділені на непревращаемые (оборотні, або термопластичні), превращаемые (незворотні, або термореактивні) і змішані. До непревращаемым ставиться досить велика група плівко-просвітників. Це низькомолекулярні, в більшості своїй природні смоли, наприклад шелак, а також бітуми; деякі низькомолекулярні полімерні (олігомерні продукти - новолач-ві фенолоформальдегидные і деякі інші смоли; високомолекулярні полімери - полістирол, ефіри целюлози, деякі інші полімери.

При використанні непревращаемых лакофарбових матеріалів перехід плівкоутворювальної речовини з рідкого стану в розчині тверде склоподібне стан відбувається не відразу. При швидкому випаровуванні розчинника в плівці виникають напруги. Чим більше розчинника видаляється з плівки і чим вище швидкість випаровування розчинника, тим більше величина виникають внутрішніх напружень. Ось чому не можна застосовувати для розведення, наприклад, нитратцеллюлозных емалей быстроиспа-ряющиеся розчинники, а слід викорис-

реалізувати тільки спеціально підібрані розчинники, випаровування яких з плівки відбувається поступово.

При подальшому формуванні плівки внутрішні напруги підвищуються за рахунок усадки плівки.

На процес утворення плівки без хімічних перетворень впливає ряд факторів;

вид плівкоутворювальної і його фізичні і хімічні властивості;

склад леткої частини, летючість розчинників, їх спорідненість до пленкообразующему;

склад і кількість тяжелолетучих розчинників, пластифікаторів та інших компонентів, що визначають властивості кінцевого продукту. Адже навіть після завершення плівкоутворення в плівці залишається значне (до 10%) кількість залишкових розчинників;

властивості готового лакофарбового матеріалу, концентрація розчину, в'язкість, температура, тривалість зберігання;

умови плівкоутворення - температура навколишнього середовища, вологість повітря, насиченість парами летючого розчинника.

Відмінною особливістю оборотних плівок є їх здатність розчинятися в органічних розчинниках навіть після закінчення тривалого часу. Деякі з читачів, ймовірно, стикалися з таким явищем. Випадково пролиті вино або одеколон - продукти, що містять спирт, - викликають порушення покриття меблів, покритої нітролаком. Лак для нігтів також легко видаляється з допомогою розчинника. Однак це не перешкоджає широкому використанню нитратцеллюлозных та інших матеріалів для самих різних цілей, у тому числі для фарбування автомобілів.

Іншим недоліком оборотних термопластичних плівок є їх недостатня стійкість до впливу підвищених температур.

Це обумовлено тим, що при впливі тепла можливий перехід з твердого склоподібного у високоеластичне і навіть в'язкотекучий стан. Покриття нитроцеллюлозными матеріалами не реко-

мендуется нагрівати вище 60 °С, так як це може призвести до їх деструкції і руйнації.

Під дією великих постійних навантажень термопластичні матеріали здатні текти. Візьміть шматочок бітуму або каучуку і покладіть на нього вантаж, через деякий час шматочок расплющится. Щось подібне може відбуватися і з термопластичними покриттями під дією навантаження, особливо у тому випадку, коли температура їх розм'якшення невисока.

Лакофарбові покриття, одержувані в результаті хімічних перетворень плівкоутворювачів, мають дуже велике практичне значення. Можливості таких матеріалів значно ширше і різноманітніше в порівнянні з оборотними покриттями. У вихідному стані до затвердіння плівкоутворювачі можуть знаходитися у вигляді мономерів, олігомерів або полімерів. Перетворення плівко-утворювача при хімічному затвердінні, тобто перехід його в тверде, неплавкое, нерозчинне стан відбувається за рахунок протікання процесів поліконденсації і полімеризації. Хімічне затвердіння називають «зшивкою». Як же «зшивається» покриття?

Процес полімеризації полягає у взаємодії молекул мономерів або олігомерів з отриманням великих молекул - макромолекул полімерів. В якості прикладу полімеризації, яка відбувається за участю кисню повітря, можна навести висихання олійних фарб, отриманих на основі оліфи.

Процес поліконденсації полягає у взаємодії молекул мономерів або олігомерів, які мають реакционноспо-здатні групи (карбоксильні, гідрокси-ваються, аміногрупи, епоксігруппи і т. д.), причому реакція протікає з виділенням води або інших речовин. По цьому механізму проходить затвердіння алкідних, карбамідних та інших смол. Якщо молекули плівкоутворювача мають тільки дві функціональні групи, в результаті взаємодії можна отримати тільки лінійні макромолекули. Якщо ж число функціональних груп в молекулах більше двох, при взаємодії може утворитися тривимірна сітка. У цьому випадку окремі молекули як би втрачають свою «самостійність», міцно зв'язуються між собою і не здатні переміщатися відносно один одного. Від кількості поперечних зв'язків залежить міцність сітки і, природно, властивості отриманої плівки - твердість, пружність, еластичність, захисні властивості.

На процес хімічного затвердіння впливає ряд факторів. Швидкість затвердіння залежить від товщини плівки, особливо в тих випадках, коли у реакції бере участь кисень. Від товщини плівки залежить також швидкість дифузії кисню, видалення летких продуктів. В окремих випадках, коли товщина плівки перевершує допустиму, на поверхні утворюється тверда тонка плівка, що перешкоджає видаленню залишків розчинника з обсягу плівки і доступу кисню, який бере участь у пленкообразовании, в товщу плівки. Зовні здається, що плівка висохла, однак при механічній дії вона може деформуватися. Часто можна чути скарги на погане висихання плівки. Однак вони не завжди справедливі.

Для лакофарбових матеріалів, які застосовуються в побуті, тривалість висихання, як правило, становить 24 год. Оптимальна товщина покриття для побутових матеріалів (20-25 мкм) легко досягається при нанесенні пензлем одного шару. Плівка вважається висохлої, якщо вона витримує навантаження 5 кПа.

Важливим фактором, що впливає на затвердіння плівки, є також температура. Відомо, що при підвищенні температури на 10 °С швидкість хімічних реакцій зростає в 2-3 рази. Деякі хімічні реакції можуть протікати з помітною швидкістю лише при підвищено

вих температурах. Наприклад, процес затвердіння синтетичних алкідно-ме-ламиновых автомобільних емалей проходить при температурі 80-130 °С.

У ряді випадків прискорення затвердіння лакофарбових матеріалів досягається при введенні каталізаторів - прискорювачів. До числа таких продуктів відносяться вже відомі Вам сикативи для масляних, алкідних, фенольномасляных та інших матеріалів; кислотні затверджувачі для алкідно-меламінових лаків та ін.

На процес затвердіння слід звертати особливу увагу і суворо виконувати рекомендації, зазначені на етикетці упаковки лакофарбового матеріалу, так як саме на цій стадії відбувається формування покриття, яке в подальшому буде експлуатуватися. Фізико-механічні, захисні властивості, зовнішній вигляд багато в чому залежать від умов формування покриття.

Слід мати на увазі, що необхідна міцність покриття після забарвлення досягається не відразу після висихання. Для покриттів повітряної сушіння тривалість формування плівки до досягнення необхідних міцнісних показників становить 5-7 діб, тому потрібно дотримуватися обережність при поводженні з свіжопофарбованими поверхнями.

 

СТАРІСТЬ - НЕ РАДІСТЬ

Дотримуючись правила підготовки матеріалу, ми нанесли його на підкладку. Лакофарбовий матеріал висох, і тепер починає покриття «працювати», тобто виконувати свої декоративні і захисні функції. При експлуатації покриття піддається впливу різних факторів. Природно, інтенсивність їхнього впливу на вироби різна, як різні умови їх експлуатації. «Крапля довбає камінь», - говорить прислів'я. А на покриття може діяти не тільки крапля. Під дією тепла, світла, механічних, хімічних впливів, різних мікроорганізмів покриття неминуче починає поступово руйнуватися.

Покриття народжується, живе і старіє. Всі зміни фізичних, хімічних властивостей при експлуатації об'єднують спільним терміном - «старіння». Можна сказати, що при старінні відбуваються зміни структури і хімічного складу покриття. Паралельно протікають два процеси - полімеризація і деструкція. Остання характерна для пленкообразо-користувачів практично всіх видів. У процесі деструкції відбувається зменшення розмірів макромолекул, виділяються низькомолекулярні продукти деструкції.

Деструкцію викликають і підсилюють як фізичні, так і хімічні фактори. Під дією фізичних факторів протікають наступні види деструкції - термічна (під дією тепла), фотохімічна (під дією світла), механічна (під дією різних механічних навантажень). Руйнування може відбутися також при впливі ультразвуку та електричного струму.

При впливі хімічних факторів протікають окислювальна (під дією кисню повітря), гідролітична (під дією води, кислот, лугів) види деструкції.

Старіння покриттів відбувається головним чином за рахунок окислення під впливом кисню повітря, однак цей процес посилюється при дії світла, тепла і води. Саме тому старіння покриттів атмосферних умовах протікає в багато разів інтенсивніше, ніж у приміщенні. В темряві деструкція може навіть припинитися.

Стійкість до окислення залежить від наявності в плівкоутворюваче легкоокисля-ющихся груп. Такі групи присутні в молекулах жирних кислот, що входять до складу рослинних олій, каніфолі. При окисленні протікають два конкуруючих процесу: з одного боку, приєднання кисню з утворенням пероксидів і гідропероксидів, що приводить до збільшення маси плівки, з іншого - видалення продуктів деструкції і відповідно зменшення маси плівки. При цьому перший процес грає головну роль у початковий період пленкообразо-вання і старіння, другий же - при експлуатації.

На окисну деструкцію сполучної сильний вплив надають інші компоненти - сикативи і пігменти.

Сикативи, зменшуючи початковий період затвердіння покриття, можуть прискорювати процес старіння, особливо в тому випадку, коли вони взяті в надлишку. Так що вислів «кашу маслом не зіпсуєш» до сиккативам застосовувати не можна вводити їх в кількості, що перевищує зазначене в рекомендації або інструкції по застосуванню, неприпустимо.

Деякі пігменти також здатні прискорювати старіння. Так, деякі модифікації діоксиду титану здатні проявляти фотоактивность, т. е. здатність поглинати кванти або фотони світла і виділяти при цьому кисень в дуже активній атомної формі, який посилює перебіг окислювальних процесів. При ультрафіолетовому опроміненні (УФ-промені - це короткохвильова частина сонячного світла) в результаті поглинання квантів енергії відбуваються розрив хімічних зв'язків і деструкція молекул полімеру.

При підвищених температурах відбувається розрив хімічних зв'язків у молекулах полімерів, тобто протікає термічна деструкція. Температурний межа, допустимий для тривалої експлуатації органічних покриттів, знаходиться в області 200-250 °С. Кремнийоргани історичні матеріали витримують короткочасне вплив температур до 400 - 500 °С. Слід враховувати той факт, що з підвищенням температури на 10 °С зростає в 2 рази не тільки швидкість полімеризації, але і швидкість деструкції.

Експлуатація покриттів при мінусових температурах в відсутність механічних впливів зазвичай сприяє підвищенню їх довговічності, так як при низьких температурах швидкість протікання хімічних процесів (у тому числі і старіння) сповільнюється. Однак при впливі механічних навантажень може відбуватися швидке руйнування покриття, особливо у тих випадках, коли полімер експлуатується при температурі значно нижче температури склування. У цих умовах він набуває підвищену жорсткість і крихкість. При старінні з плівки поступово віддаляються залишки розчинника, не пов'язані з полімером, пластифікатори, низькомолекулярні продукти, що підвищують еластичність плівки, і плівка, купуючи підвищені міцність, твердість і крихкість, одночасно втрачає еластичність.

Нанесена на підкладку плівка силами адгезії прикріплюється до поверхні підкладки і тому може скорочуватися тільки по товщині. В той же час в ній виникають сили, що прагнуть стиснути її по довжині. Ці напруги спрямовані паралельно поверхні і викликають зниження адгезійної міцності зв'язку.

У процесі старіння в покритті зростають внутрішні напруги, зумовлені змінами структури полімеру, усадочными явищами та іншими факторами.

В залежності від співвідношення сил адгезії, міцності плівки і внутрішніх напружень руйнування може протікати з різним механізмам. Так, у випадку поганої адгезії і великих внутрішніх напруг може відбуватися відшарування покриття від підкладки; якщо плівка має високу міцність, може відбуватися повне відшарування покриття без його розтріскування.

У тому випадку, коли величина внутрішніх напружень більше міцності плівки, відбувається її розтріскування, а якщо величина напруг більше і сил адгезії, то растрескавшееся покриття відшаровується від підкладки. При збереженні хорошої адгезії після розтріскування відшарування плівки від підкладки може і не відбутися.

 

ЩО НА СВІТІ ВАЖЛИВІШЕ, ВСІХ ПОТРІБНІШЕ ...

Якість покриття в першу чергу обумовлено якістю самого лакофарбового матеріалу за неодмінної умови його правильного застосування. Слід зазначити, що, незважаючи на цілий комплекс вимог, пред'являються до покриття, його якість в основному визначається двома показниками, функціональністю і довговічністю.

Під функціональністю розуміється здатність виконувати головну технічну функцію, для якої призначається покриття, тобто бути атмосферостой-кім, вологостійким, зносостійким або декоративним. Довговічність визначається тривалістю виконання цієї функції.

Функціональність покриттів. Властивості, якими має мати покриття, умовно можна розділити на три групи.

1. Властивості, що визначають захисне

дія покриття (основна група

властивостей). До них можна віднести адгезію,

механічну міцність, твердість, елас

ність, міцність при ударі, абразиво-

стійкість, водостійкість, атмосферостой-

кістка та ін

2. Декоративні властивості, визначаю

щие зовнішній вигляд покриття; до них можна

віднести колір, колір, блиск покриття

тія.

3. Особливі (спеціальні) властивості

критий для специфічних умов експлуатації

експлуатації - хімічна стійкість, термо

стійкість, електроізоляційні або

електропровідні властивості і т. д.

Адгезія лакофарбового покриття. Адгезія (прилипання) - виникнення зв'язку між поверхневими шарами двох різнорідних (твердих або рідких) тел (фаз), наведених у зіткнення. Забезпечення гарної адгезії лакофарбового покриття до підкладки закладається на всіх стадіях його отримання.

При підготовці поверхні шляхом механічної або хімічної обробки створюється потрібний профіль, досягається можливо велика поверхня контакту, забезпечується можливість затікання матеріалу в пори і мікротріщини підкладки. Це сприяє виникненню різних сил міжмолекулярної взаємодії, включаючи хімічні, що і забезпечує міцну адгезійну зв'язок.

Міцність адгезійної зв'язку залежить від товщини плівки. Зазвичай чим тонша плівка, тим вище міцність зв'язку з підкладкою. Це викликано визначальним впливом підкладки, яке сильніше виявляється в тонких плівках.

Міцність з'єднання з підкладкою залежить від характеру руйнівного навантаження, швидкості її програми і температури.

У зв'язку з тим що адгезія тонких плівок вище, чим товстих, товщина шару покриття не повинна перевищувати певних значень. Багатошарові покриття, що складаються з декількох тонких шарів, міцніше одношарових, що мають ту ж товщину.

Підвищити адгезійну міцність зв'язку багатошарового покриття можна технологічними прийомами, наприклад шляхом фарбування по недосохшему шару грунтовки.

Механічні властивості покриттів. Захисні властивості лакофарбових покриттів багато в чому залежать від міцності плівки, її здібності протистояти дії руйнівних навантажень. Механічні характеристики покриттів залежать як від природи пленкообразова-теля, його молекулярних параметрів, так і від властивостей інших компонентів, що входять до складу матеріалу. Певний вплив на міцнісні властивості плівок надають і умови затвердіння.

Твердість плівки характеризує її здатність чинити опір місцевим деформаціям, зокрема втискування або проникненню в нього іншого тіла. Крім того, твердість характеризує стійкість плівки до руйнування при механічних впливах.

За величиною твердості лакофарбові покриття поступаються багатьом видами захисних покриттів - металевих, керамічних та ін. Однак вона достатня для виконання покриттям своїх функцій. Твердість покриття є відносною величиною. За одиницю при визначенні цього показника умовно приймається твердість скла.

Твердість плівки найчастіше характеризує ступінь її затвердіння. Так, плівки олійних фарб мають після висихання твердість 0,1-0,15; олійно-смо-ляных лаків - 0,3-0,4; алкідних (пен-тафталевых) - 0,2-0,4; алкідно-карба-мидных лаків для паркету - 0,5-0,6. Величина твердості не є постійною. З часом вона зростає, що пов'язано з улетучиванием пластифікаторів і залишків розчинників, протіканням процесів старіння.

Твердість плівок залежить також від ступеня пигментирования і типу застосовуваних пігментів. Деякі з них, наприклад технічний вуглець (сажа), уповільнюють затвердіння масляних фарб, алкідних емалей і знижують їх твердість. Підвищення температури при затвердінні плівки сприяє збільшенню твердості покриттів.

Якщо для отримання покриттів застосований термопластичний плівкоутворювач чи полімер з невисокою ступенем зшивання, то при нагріванні покриття розм'якшується, твердість його різко знижується. У той же час якщо полімер містить групи, здатні до хімічної взаємодії, то при підвищенні температури твердість плівки може зростати.

Слід враховувати, що твердість не може служити єдиним критерієм якості отриманої плівки. У ряді випадків висока початкова твердість покриття свідчить про його низьких еластичних властивості, схильності до старіння, здібності руйнуватися при невеликих механічних впливах.

Еластичність лакофарбового покриття служить мірою здатності не руйнуватися і не відшаровуватися від підкладки при повільній її витяжці.

З еластичними властивостями плівки пов'язаний і показник міцності при вигині, який характеризується відносним подовженням покриття на підкладці при обгортанні навколо стрижня певного діаметру. Еластичні властивості пов'язані, з одного боку, з міцнісними властивостями плівки, з іншого - з міцністю її зв'язку з підкладкою. Якщо плівки мають високою еластичністю, вони точно «слідують» за зміною форми підкладки; при цьому підкладка руйнується раніше плівки. На еластичність, як і на інші механічні властивості, впливає ступінь зшивання полімеру при його затвердінні. При старінні еластичність плівки знижується через міграції вводиться до складу плівкоутворювача пластифікатора, деструкції полімерних ланцюгів, збільшення жорсткості плівки.

Міцність плівки при ударі залежить від тих же факторів, що і еластичність і твердість. Однак на відміну від випробування еластичності, коли час прикладання навантаження велике, в даному випадку деформація підкладки відбувається при миттєвому ударі. При великих деформуючих навантаженнях плівка може розтріскуватися (когезионное руйнування) або відшаровуватися (адгезионное руйнування).

Абразивність характеризує міцність плівки до стирання. Цей показник особливо важливий для матеріалів, які застосовуються для фарбування підлог. Найбільш абразивостійкі матеріали відрізняються високою міцність при розтягуванні і еластичністю. При цьому твердість їх може бути і невисока. Абразивостійкі покриття повинні мати достатню адгезію до підкладці. Для деяких матеріалів, що володіють високою зносостійкістю, але слабкою адгезією, потрібні спеціальні грунтовки, що підвищують адгезію до підкладці.

Стійкість плівки до дії води і вологи. Вода є речовиною, активно впливає на лакофарбове покриття. Абсолютно водостійких лакофарбових покриттів не існує. При поглинанні води плівки набухають, розм'якшуються, порушується їх адгезія до підкладки.

Плівка лакофарбового покриття володіє пористістю. Наявність пір обумовлено структурою плівки, наявністю проміжків між великими молекулами і окремими структурними елементами (мікропористість). З іншого боку, при отриманні покриття і сушці можливе утворення дефектів, що порушують його суцільність (макропористість), при це окремі пори можуть досягати поверхні підкладки.

Природно, що наявність пористості істотно відбивається на захисні властивості покриттів.

З пористістю покриття пов'язані такі його властивості, як проникність, поглинання вологи і води, водостійкість, вологостійкість. Поглинання води залежить від ряду факторів. До їх числа відносяться частота полімерної сітки, наявність полярних груп, наявність водорозчинних продуктів плівці. Введення пігментів дає можливість регулювати влагопоглоще-ня. Так, при додаванні свинцевих білил до льняного масла водопоглинання різко знижується, що обумовлено хімічним взаємодією пігменту з пленкообра-зователем. Інші ж пігменти подібної дії не надають. Водопоглинання має особливе значення для покриттів, призначених для експлуатації в воді, наприклад для покриттів судів.

Волога з повітря також здатна проникати через плівку. При введенні пігментів, особливо лускатої форми (наприклад, алюмінієвою пудри), проникність плівки знижується. Це пояснюється тим, що частинки пігменту як би перешкоджають проходженню молекул води, що рівносильно збільшення товщини непігментованій плівки. Однак при занадто великому наповненні, коли сполучного виявляється недостатньо для повного змочування пігменту, можливе збільшення пористості плівки, а отже, і вологопоглинання. У разі, коли пігменти взаємодіють зі зв'язуючим (наприклад, свинцеві пігменти і масла), плівки менш проникні, тобто водопоглинання зменшується.

Водостійкість характеризує стійкість покриття до дії води при різних температурах, вологостійкість - стійкість покриття в умовах підвищеної вологості повітря (95-100%) при різних температурах.

Зовнішнім ознакою погіршення захисних властивостей покриттів є поява на його поверхні бульбашок різних розмірів і форми. Освіта бульбашок обумовлено рядом причин. При набуханні плівки відбувається її розширення, і волога концентрується в плівці на поверхні розділу пігмент-плівкоутворювач і плівка-підкладка. При сушінні покриття, а також в результаті його деструкції при старінні, можуть утворюватися газові включення (бульбашки повітря і газів). За рахунок капілярних явищ при наявності пористості волога і водорозчинні домішки досягають підкладки і скупчуються на поверхні розділу, що призводить до корозії металу.

Довговічність покриттів (строк служби) визначається стійкість лакофарбового покриття до руйнівної дії навколишнього середовища. Під дією води, кисню повітря, тепла, УФ-опромінення поступово починається старіння і руйнування покриття, що призводить до погіршення його захисних і декоративних властивостей.

Розглянемо деякі види руйнувань покриттів.

Утворення нальоту. Наліт являє собою найтонший шар, який може утворюватися на плівках глянцевих фарб або масляних лаків, зменшуючи їх блиск або вуалируя глибину кольору. Іноді цей наліт можна видалити, протираючи поверхню вологою тканиною. В освіті нальоту велику роль грає волога. На утворення нальоту впливають сикативи. Так, марганцевий і кобальтовий сикативи викликають появу поверхневої плівки, яка при подальшому висиханні стає нерівною, на ній збираються волога і пил, що уповільнюють висихання плівки. Цю вологу і пил можна видалити, але вони можуть з'явитися знову. Свинцевий сикатив в значно меншій мірі впливає на утворення нальоту.

Утворення нальоту може бути також пов'язане з присутністю в повітрі забруднюючих газів і впливом вологого середовища на покриття, яке ще не набуло достатньої твердості.

Муаровий (зморшкуватий) наліт утворюється в результаті назначительного викривлення поверхні покриття, що призводить до інтенсивного поглинання вологи і набухання покриття.

М е л е н і е - утворення пухкого шару поверхні покриття внаслідок руйнування сполучної під впливом атмосферних впливів. На мілення дуже сильно впливають властивості і концентрація пігменту у плівці.

Розтріскування. Цей дефект майже завжди з'являється на покриттях на основі фарб і емалей, застосовуються для зовнішніх робіт. Розрізняють наступні види розтріскування:

волосяні тріщини - тонкі тріщини, не проникають на всю глибину верхнього шару покриття і розкидані хаотично по поверхні;

дрібна сітка - тонкі тріщини, не проникають на всю глибину верхнього шару покриття і розподілені по всій поверхні з утворенням подібності дрібного малюнка;

тріщини, що проникають на всю глибину (щонайменше одного шару покриття і здатні призвести до його повного руйнування;

дрібна сітка тріщин - розтріскування до підкладки, але при цьому тріщини глибше і ширше;

велика сітка тріщин, витягують метал, сильне розтріскування до підкладки, що нагадує по малюнку крокодилячу шкіру.

Розтріскування одного або декількох шарів покриття пояснюється втратою ними при старінні еластичності і здатності внаслідок цього розтягуватися і стискатися разом з підкладкою, на яку вони нанесені.

Лущення і відшарування. Лущення виникає в результаті порушення адгезії між плівкою фарби і що лежить нижче поверхнею - плівкою інший фарби або поверхнею виробу. При цьому плівка відшаровується шматочками або у вигляді лусочок. Повне порушення адгезії призводить до відшарування - плівка відділяється від поверхні великими шматками.

 


Лущення найчастіше спостерігається у покриттів, нанесених на дерев'яні конструкції, що експлуатуються на відкритому повітрі, в місцях з'єднань, де дерево під дією вологи набухає, що приводить до зменшення адгезії плівки лакофарбового матеріалу.

«Апельсинова кірка» (шагрень). Цим терміном характеризують зовнішній вигляд покриття, поверхня якого нагадує апельсинову кірку. Причина появи «апельсинової кірки» полягає в тому, що рідка фарба, нанесена на поверхню розпиленням, не володіє достатньою здатністю до розливу з утворенням гладкою плівки.

Цей дефект може бути ослаблений введенням у фарбу менше летких розчинників. При цьому схоплювання фарби відбувається повільніше, і вона встигає розтектися по поверхні.

Зазвичай шагрень з'являється на покритті при нанесенні фарби розпиленням.

Напливи. Фарби, що наносяться методом розпилення на вертикальні поверхні, не повинні мати високу плинність, так як в інакше на покритті можуть утворитися напливи.

Смугастість (відсутність розливу) спостерігається на покритті тому випадку, коли не відбувається розтікання (розливу) штрихів, що залишилися від кисті. Майже будь-яка фарба, наноситься пензлем, може утворити смугасте покриття, якщо процес фарбування триває занадто довго.

Засміченість - плівки лаку можуть містити смітинки, піщинки і інші невеликі частинки, які не розчиняються при додаванні розчинника. Єдиним способом усунення сорності є фільтрація.

Нерівномірний блиск. Цей дефект обумовлений нерівномірним товщиною покриття і часто спостерігається у матових покриттів, так як товщина глянсових покриттів, якщо підкладка гладка і майже не вбирає фарбу, мало впливає на їх блиск.

Матові і напівматові фарби мають поганий плинністю; це часто призводить до того, що після нанесення фарби пензлем на стіни окремі ділянки утворився покриття сильно відрізняються між собою по товщині і блиску.

Потовиділення - виділення маслянистих речовин (наприклад, пластифікаторів) з плівки фарби або лаку після їх висихання або відновлення блиску на плівці після її шліфування шкуркою до повної матовості.

Покриття на основі синтетичних емалей і лаків менше схильні до явищ випотівання, ніж покриття на основі лакофарбових матеріалів, до складу яких входять масла, що висихають у поєднанні з природними смолами.

Зморщування, або короб л е н і е,- поява численних зморшок на поверхні покриттів повітряної сушки обумовлено наступними причинами: надмірне товщиною покриття; надлишком сикативу, сприяє поверхневого плівкоутворення, наприклад, кобальтового; підвищеним вмістом низькомолекулярних сполук в масляному лаку після його виготовлення.

 

ЩО ЗА «ЗВІР» КОРОЗІЯ І ЯК СТРИМАТИ ЇЇ АПЕТИТ?

Одне з найважливіших призначень лакофарбових матеріалів - отримання протикорозійних покриттів по металу. За оцінками фахівців, втрати металу від корозії становлять до 30% їх річного виробництва, при це близько 10% металу втрачається безповоротно.

Що ж це за «звір», який пожирає метал?

Корозія - це фізико-хімічна взаємодія металу зі середовищем, що веде до руйнування металу.

Одна з систем оцінок швидкості корозії передбачає визначення глибини прокорродировавшего шару металу в одиницю часу. Стійкі до корозії метали руйнуються зі швидкістю 0,01-0,1 мм/рік, малостойкие - 0,1 -1,0 мм/р. Якщо метал експлуатується в атмосферних умовах протягом тривалого часу і має при цьому виконувати різні функції (наприклад, рейки, деякі конструкції) , доводиться враховувати не тільки діючі на нього навантаження, але і можливість руйнування від корозії і передбачати необхідний допуск.

В результаті корозії метали переходять в стійкі з'єднання - оксиди або солі, у вигляді яких вони перебувають у природі.

За характером середовища, в якій експлуатується виріб, розрізняють такі основні види корозії: газову, атмосферну і рідинну. Газова корозія трапляється на практиці при експлуатації металу при підвищених температурах і відсутності вологи (наприклад, пічні дверцята, заслінки).

Залежно від того, в якій рідкому середовищі протікає корозія, розрізняють кислотну, лужну, сольову, морську і річкову атмосферну корозію.

Корозійний процес в атмосферних умовах обумовлений впливом тонкої плівки вологи, що утворюється на поверхні металу. Товщина цієї плівки залежить від вологості повітря. Якщо вологість нижче 100%, то на поверхні утворюється адсорбційна плівка з молекул води, однак навіть у цих умовах можливо її накопичення через конденсації в капілярних щілинах і тріщинах. При зниженні температури відбувається конденсація водяних парів і осадження їх на поверхні у вигляді крапельок води, які, зливаючись, можуть утворити суцільну плівку. На швидкість атмосферної корозії крім вологості впливає забруднення повітря димовими газами, пилом, хімічними продуктами. Розчиняючись у воді, забруднення утворюють електроліт, сприяє корозії. Тому корозія в атмосфері промислових районів відбувається значно інтенсивніше, ніж у сільській місцевості.

Особливо варто зупинитися на корозії в морській воді і в розчинах солей. Вода в різних морях містить від 1 до 4% розчинених солей, крім того, морська вода добре аерованих, тобто містить 0,04 г/л кисню. Це зумовлює сильну корозію металів в морській воді. В особливо жорстких умовах метал знаходиться на межі розділу води і повітря, наприклад ватерлінія судів. Сильний вплив чинять також бризки води. Наявність незахищених елементів конструкцій - щілин, зазорів - також призводить до посилення корозії.

За умовами впливу рідин на поверхню металу розрізняють види експлуатації з повним, неповним, змінним зануренням та ін. За характером корозійних руйнувань розрізняють рівномірне і нерівномірне корозію. Якщо корозійні руйнування концентруються на певних ділянках у вигляді плям, виразок, точок, їх називають місцевими.

Отже, ми встановили, що необхідною умовою для протікання корозії металу є його контакт з водою і киснем. В відсутність води і кисню залізо не іржавіє.

Спрощено взаємодія між залізом, водою і киснем можна представити рівнянням:

4Fe + 2Н2О + 30, -»- 2Fe2O3 • 2Н2О

Продукт реакції являє собою іржу - рихлий малорозчинний продукт. У присутності електролітів процес прискорюється.

Корозія - електрохімічний процес, тому навіть незначні відмінності у складі та структурі поверхні металу в присутності електроліту можуть зумовити утворення електричних потенціалів на дільницях поверхні і поява електричного струму, званого в цьому випадку корозійних струмом. Ділянка поверхні з більш низьким потенціалом (анод) розчиняється, і звільнені електрони переміщаються до ділянки з високим потенціалом - катода. З поверхні анода іони металу переходять у розчин у вигляді катіонів (позитивно заряджених іонів):

4Fe ^ 4Fe2++ 8е-

Катіони гідратуючи і вступають у взаємодію з іонами розчиненої електроліту:

4Н,0 + обсязі 2о2 + 8е- -> 8ОН~;

4Fe2+ + 8OH" -»- 4Fe(OH)2.

При цьому утворюються нерозчинні сполуки:

4Fe(OH)2 + О2-у 2Fe2O3 • 2Н2О + 2Н2О.

Ці хімічні рівняння ілюструють основний корозійний процес, при якому метал переходить в розчин або кородує на аноді, а на катоді залишається захищеним.

В морській воді, де розчинений хлорид натрію, процес корозії протікає ще інтенсивніше.

Оскільки анодні і катодні ділянки зазвичай дуже малі і тісно стикаються, корозія розподіляється досить рівномірно по всій поверхні металу. У тому разі, коли площа анодної ділянки мала в порівнянні з площею катодного ділянки, може виникнути виразкова корозія. По аналогічним схемам відбувається корозія та інших металів - алюмінію, цинку і т. д.

Як же боротися з корозією? Прийомів і засобів для цієї цілі багато. Однак у кожному випадку доводиться вирішувати, яким з коштів або у якому їх поєднанні можна отримати найбільший економічний ефект. Навряд чи для даху дачного будиночка доцільно використовувати листову мідь, нержавіючу сталь або застосовувати позолоту. Але нікого не дивує, якщо цей прийом використовується при захисті архітектурних пам'яток.

Лакофарбові покриття не випадково займають важливе місце серед протикорозійних покриттів. Широке застосування на практиці цього способи захисту металів пояснюється вдалим поєднанням необхідних для захисту від корозії властивостей (гідрофобності, водовідштовхування, низьких газо - і паропроникності, перешкоджають доступу води і кисню до поверхні металу), технологічності і можливості отримання різних декоративних ефектів.

Розглянемо «роботу» лакофарбового покриття по захисту металу від корозії. У загальному випадку ізолююче покриття (непигментированное чи наповнене інертними пігментами) не змінює характеру корозійного процесу на поверхні металу, а тільки гальмує його, будучи бар'єром на шляхи вологи і кисню. Тому природно, що захисну дію покриття залежить від природи пофарбованого металу, властивостей наноситься на поверхню лакофарбового матеріалу і якості одержуваного покриття (товщини шару, суцільності, проникності, адгезія, здатність набухати у воді тощо).

При формуванні покриття можливе утворення мікро - і макродефектов, які істотно впливають на його захисні властивості. Проілюструємо це деякими прикладами.

Нерівномірність по товщині може викликати застій електроліту, тонкі ділянки можуть виявитися проникними для нього, і на цих ділянках може початися корозія. Неоднорідність зовнішньої поверхні плівки, наявність включень можуть посилювати змочуваність поверхні плівки водою і її проникність. Підвищення проникності може відбутися також за наявності повітряних порожнин, які «послаблюють» покриття. Неповне змочування поверхні металу, порушення адгезії покриття до металу також можуть призвести до накопичення електроліту під плівкою і корозії.

При поганій підготовці поверхні на ній залишаються окалина та іржа, які є катодами, що може призвести до інтенсифікації електрохімічних процесів.

Причиною підвищення проникності є також наявність пор на поверхні.

Виникнення пір може бути обумовлено структурою самої плівки - щільністю упаковки молекул плівкоутворювальної, будовою молекул, їх хімічним складом. Розміри таких пір 10~7 - 10~5 мм. виникає Пористість і у процесі формування покриття за рахунок випаровування розчинника, випаровування продуктів тверднення і деструкції (при старінні плівки). Розмір цих пір може становити 10~4-10"~2 мм. Слід зазначити, що пористість покриття залежить від його товщини: існує певна товщина покриття, менше якій воно буде пористим. У всіх випадках товщина плівки повинна бути оптимальною для даного типу покриттів. Для отримання потрібної товщини плівки слід наносити кілька шарів.

Запропоновані різні пояснення механізму захисного дії лакофарбових покриттів - бар'єрного, адгезійного і змішаного.

У першому випадку розглядається мимовільне відділення плівки металу в результаті сорбції агресивного середовища на межі розділу плівка - метал, тому швидкість корозії обумовлена швидкістю проникнення середовища до підкладки і пропорційна товщині плівки.

Якщо при впливі середовища адгезія покриття змінюється мало, отже, гальмування корозійного процесу обумовлено цим фактором. Збільшення товщини покриття призводить до ослаблення адгезії і зниження захисних властивостей. У цьому випадку говорять про змішаний механізм захисту. Він характерний для покриттів, експлуатованих в промисловій і вологій атмосфері, агресивних середовищах.

Підводячи підсумок, слід ще раз звернути увагу на необхідність досягнення гарної адгезії покриття до підкладки для забезпечення високих захисних властивостей і тривалого терміну служби.

Істотний вплив на захисні властивості надає тип плівкоутворювача. Так, масляні плівки і плівки по-додисперсионных матеріалів сильно поглинають вологу, набухає і розм'якшується. Синтетичні плівкоутворювачі та глубокосшитые плівки значно стійкіші. Проникність покриттів залежить від змочуваності плівки водою, яка крім природи плівкоутворювача визначається також станом її поверхні. Гладкі лакофарбові покриття менше пористи, проникнення вологи в них відбувається в основному за рахунок дифузії. Для зниження змочуваності покриття іноді захищають восковими чи крем-нийорганическими складами. При наявність покриттів на поверхні металу доступ електроліту і кисню до металу утруднений. Кисень швидше досягає поверхні металу за порівняно з електролітом, тому вступає у взаємодію не з електролітом, а самим металом, що призводить до утворення на ньому щільних стійких оксидних плівок. Іншими словами, навіть прості лакофарбові покриття не тільки ізолюють, захищають метал від корозії, але і підвищують його корозійну стійкість, гальмують перебіг електрохімічних анодних і катодних процесів.

Важливою властивістю багатьох лакофарбових покриттів є високий питомий електричний опір плівок 108-1013 Ом • м, що перешкоджає або сильно ускладнює перенесення іонів в електроліті, тобто гальмує протікання електрохімічного корозійного процесу.

Володіючи невисокою величиною діелектричної проникності від 3 до 6), сухі плівки є слабо іонізуючої середовищем. Під дією вологи електричний опір може різко зменшуватися.

Це відбувається в тому випадку, коли до складу плівкоутворювача входять іоно-генні та гідрофільні групи, а до складу лакофарбового матеріалу - водорозчинні компоненти і домішки, здатні до дисоціації. Зниження електричного опору плівок зумовлює послаблення захисного дії лакофарбового покриття.

Якщо низька проникність, перешкоджаючи дифузії електроліту, є бар'єром на шляху агресивного середовища, то висока електричне опір гальма зит вихід електронів з металу і рух іонів в плівці. При сумарному впливі обох факторів захисні властивості покриття посилюються.

Спробуємо порівняти дію лакофарбового і металевого (гальванічного) покриттів. Можна відзначити, що електричний фактор для гальванічних покриттів ролі не грає. Внаслідок електронної провідності металів катодний процес може безперешкодно протікати на поверхні покриття.

У разі нанесення на залізо металів з більш позитивним потенціалом (нікель, хром, свинець, мідь) роль захисного покриття полягає у створенні дифузійного бар'єру на шляху іонів електроліту до поверхні заліза та ізоляції поверхні від газів при хімічній корозії. Суцільність гальванічного покриття є визначальним фактором захисту. При найменшому руйнування покриття стає можливим протікання анодної реакції покривається металу та його розчинення по всій поверхні, покритої електролітом. При цьому неушкоджені ділянки поверхні грають роль катодів.

Якщо при пошкодженні лакофарбового покриття поверхня плівки залишається практично цілою, електрохімічна реакція локалізована і може протікати тільки в пошкоджених місцях, на яких знаходяться і катодні і анодні vqa-'.'тки. Неушкоджена частину плівки не бере участь у корозійному процесі і продовжує виконувати захисну функцію. Таким чином, лакофарбове покриття продовжує захищати метал від корозії навіть при часткове пошкодження плівки, з той час як гальванічні покриття можуть прискорювати корозію заліза. Іншою перевагою лакофарбових покриттів є те, що їх ремонт здійснюється легше і з меншими економічними витратами.

Слід зазначити, що навіть пигменти-оованные лакофарбові покриття не є повністю непроникними для зоди і кисню і запобігти корозії повністю не вдається.

Однак деякі пігменти мають здатність підвищувати протикорозійні властивості покриттів. Це відбувається в тому випадку, коли пігмент є інгібітором (сповільнювачем) корозії. Такими уповільнювачами є хромати стронцію, свинцю і цинку, обмежено розчинні у воді, тому розчинення •; вимивання їх з плівки відбувається повільно.

Деякі пігменти, що володіють основними властивостями, наприклад цинкові селила (оксид цинку), свинцевий сурик, :лособны утворювати з лляною олією хімічні сполуки - мила. У при-:утствии води і кисню мила окислюються з утворенням водорозчинних продуктів, мають інгібуючі властивості.

 

СВІТЛО І КОЛІР

Одним з найважливіших вимог до лакофарбовому покриттю є зовнішній зид, який залежить від оптичних властивостей покриття. І хоча оптичні властивості не мають впливу на інші показники плівки - міцність, пористість, твердість, часто за зовнішнім виглядом покриття можна судити про якість фарбувальної роботи, а значить, і про якість отриманого покриття.

Зовнішній вигляд покриття оцінюють, виходячи як із піддаються вимірювання характеристик, так і візуально.

Питання вивчення світла, його распрост-эанения в різних середовищах, взаємодії світла з речовинами, що є предметом спеціального розділу фізики - оптики, надзвичайно важливі для розуміння оптичних властивостей лакофарбових матеріалів і покриттів.

Перш ніж перейти безпосередньо до оптичних характеристиками лакофарбових матеріалів, згадаємо деякі основні положення оптики.

Ще давньогрецькі дослідники довели, що при перехід з менш щільного середовища (повітря) в більш щільну (скло, воду, а в нашому випадку - плівку лаку, пігмент, наповнювач) світловий промінь відхиляється від вертикалі до поверхні розділу двох фаз на менший кут, ніж падаючий. Пізніше було доведено, що явище заломлення світла пов'язано зі зміною швидкості світла при переході з одного середовища в іншу. Показник заломлення однією середовища по відношенню до іншої дорівнює відношенню синуса кута падіння до синуса кута заломлення і длм даної речовини є постійною ве личиною. Якщо для повітря (вакууму) oi дорівнює 1, то відносно повітря водг має показник заломлення 1,33, кварцове скло - 1,52, олії - 1,48, смоли 1,55, крейда - 1,58, оксид цинку - 2,08 і т. д.

Показник заломлення більше одиниці означає, що промінь світла, потрапляючи в більш щільне середовище, як би сповільнює свій «біг». Дуже образні порівняння, що пояснюють суть цього явища, наведені у книзі «Світ фізики» *. Так, прямолінійний шлях автомобіля помітно змінюється при різкому гальмуванні на слизькій дорозі. Або інший приклад: загін солдатів, що йдуть по рівній дорозі, після якої починається раптово пухке полі. Солдати, вступили на полі, природно уповільнюють хід.

Іншою важливою властивістю світла є його відображення. При падіння світлової хвилі на поверхню розділу двох середовищ з різними показниками заломлення хвиля повертається у першу середу. Завдяки відбиття світла ми здатні бачити предмети, не випромінюючі світло.

Розрізняють дзеркальне відбиття світла від поверхонь, мають розміри нерівностей менше довжини світлової хвилі, і дифузне відображення, коли нерівності більше довжини світлової хвилі. На практиці обидва види відбиттів можуть проявлятися одночасно.

Найбільш цікавим і складним властивістю світла є колір. Світло і колір нерозривно пов'язані між собою. Все різноманіття навколишнього світу ми сприймаємо в кольорі. Природа кольору займала уми мислителів стародавності. Демокріт припускав наявність атомів, що виходять від предметів і викликають в оці їхні образи; Евклід вважав, що виходять з ока «зорові промені», які притягуються тілами, обмацують їх і викликають зорові відчуття.

Фундамент вчення про колір заклав Ісаак Ньютон, який з допомогою призми розклав пучок білого кольору, отримав спектр і виділив у ньому сім основних кольорів, при цьому видимий, або «білий», колір становить дуже малу частину електромагнітного спектра. Відчуття кольору виникає в результаті впливу на органи зору людини електромагнітних коливань з довжиною хвилі від 400 до 760 нм (нанометрів). Якщо впливає вся сукупність коливань у цьому інтервалі, то створюється відчуття білого кольору. Якщо ж впливають тільки окремі ділянки, то виникає відчуття іншого кольору.

Тіло здається білим, якщо воно однаковою мірою відображає промені всій видимій частині спектру, чорним - коли їх поглинає. Якщо речовина поглинає яку-небудь частину спектру, то воно буде забарвлено в додатковий до поглощаемому колір (додатковий колір при додаванні з поглинутим здатний давати білий колір).

В основі сучасного вчення про колір лежить теорія про триколірних кольорових відчуттях. Вона базується на трьох основних законах змішування кольорів. Перший закон стверджує, що будь-який колір можна розглянути як сукупність трьох незалежних квітів, тобто таких трьох кольорів, з яких ні один не може бути отриманий змішуванням двох інших. Другий закон говорить про неперервність колірної гами: не може існувати колір, не примикає до інших квітам; шляхом безперервних змін випромінювання будь-який колір може бути перетворений в інший. Третій закон говорить, що колір, отриманий шляхом змішування кількох інших, залежить від їх квітів і не залежить від спектрального складу. Іншими словами, один і той же колір може бути отриманий шляхом різних сполучень інших кольорів.

Основні кольори - жовтий, синій, червоний,з яких можуть бути складені всі інші кольори. При змішуванні цих трьох кольорів у певних відносинах завжди отримують сірий колір.

Шляхом змішування двох основних кольорів виходять складові кольори. Наприклад, оранжевий, що отримується змішуванням жовтого і червоного; фіолетовий - змішуванням червоного і синього. При змішуванні складових кольорів виходять більш складні - колір охри виходить від змішування зеленого і оранжевого.

Відмінності в кольорі об'єктів обумовлені відмінностями частот коливань електронів на атомних і молекулярних структурах. Коли частота коливань стає відповідної який-небудь частоті видимого спектру, з'єднання поглинає світло, що має таку ж частоту, що і відбиває світло інших частот. Наприклад, якщо електронна структура така, що її коливання відбуваються з частотою, що відповідає зеленій частині видимого спектру, то з'єднання буде поглинати зелене світло (складений з синього і жовтого) і відображати інші. Для ока таке з'єднання буде здаватися червоним.

Ще в 1810 р. Йоган Вольфганг Гете у праці «Вчення про кольорі» розглядав емоційно-моральний вплив кольору. Давно відомо, що одні кольори збуджують, інші - заспокоюють. За матеріалами зарубіжної друку вчені Колумбійського університету (США), дослідивши 30 тисяч випадків, встановили, що приписи лікарів про прийом ліків дотримуються неухильно, якщо колір препарату імпонує хворому...

У ряді зарубіжних клінік кольорові тести використовуються, щоб уточнити діагноз і стежити за перебігом хвороби. Деякі фахівці стверджують, наприклад, що любов до синьо-зеленому кольору - ознака неврозу, а хворий на виразку віддає перевагу яскраво-зелений відтінок і не любить жовтого. Чого тут більше, науки або лікарської інтуїції, судити важко. Але якщо вже колір застосовується в діагностиці, чому б не спробувати його і в лікуванні? З'явилася «хромотерапія» - метод спірне, але тим не менше їм зацікавилися медики. Широко відома історія горезвісного лондонського мосту, який «славився» числом самогубців, стрибали з нього в річку. Його скандальна слава закотилася після того, як міст перефарбували у синій колір замість чорного,- кількість самогубців різко скоротилося.

Рік тому кілька західноєвропейських клінік впровадили в практику вид лікування, який назвали «кольоротерапія». Зараз вже можна говорити про успіх експерименту. Час показав вплив кольору, в який пофарбовані стіни палати, на хід лікування хвороби.

У сердечників, наприклад, «зціляв» є зелений колір; пацієнт, поміщений в синю палату, перестає страждати від мучивших його головних болів і т. д. Тому зараз в інших лікарнях міняють колір оформлення.

Помітну роль відіграє забарвлення у забезпеченні безпеки праці - багато соціологи дійшли висновку, що нещасні випадки на виробництві взаємопов'язані з колірною середовищем...

І навіть у тих випадках, коли колір диктує мода, не треба забувати про доцільність. Фахівці з безпеки руху рекомендують для автомобілів яскраві фарби, переважно жовті і помаранчеві,- такі машини видно здалеку.

Сприйняття кольору людиною суто індивідуально. Однак не всі люди здатні розрізняти кольори. Ось ще одна цікава інформація з наших газет.

В 1878 р. у Швеції сталася подія, хвилював не тільки місцеве про-. щественное думка, але і працівників залізничного транспорту багатьох країн світу. Кур'єрський поїзд зі Стокгольма на повному ходу врізався в товарний. В результаті катастрофи кілька людей загинуло, багато у важкому стані були доставлені в лікарню. Випадково залишився в живих машиніст стверджував, що він вів потяг на зелений колір і, отже, винен у катастрофі хтось інший, а не він. Розслідування зайшло в глухий кут. І тільки людині, далекій від залізничного транспорту, вдалося розкрити таємницю цього трагічного випадку. Відомий шведський фізіолог Гольмгрен дав машиністові кілька мотків кольорової вовни різного забарвлення і попросив назвати їх кольору. Машиніст назвав моток червоної вовни... зеленим.

Тих, хто сприймає або оцінює відповідний колір неправильно, викривлено, називають дальтониками по імені англійського вченого Джона Дальтона. Він першим у світі докладно описав дивні явища, відбуваються з його зором: троянди для нього виявилися пофарбованими в блакитний колір, рум'янець на щоках дівчини мав вигляд... чорнильних плям. Ну, а червона кров, зовсім незрозуміло чому, нагадувала пляшкове скло. Що ж стосується пурпурного жоржина, то він взагалі не міг розрізнити на тлі темно-зеленого листя.

Англійський учений був протанопом, тобто він страждав сліпотою на червоний колір. Тих же, хто не розрізняє зелений (подібно машиністові шведського кур'єрського поїзда), називають дейтеранопами. Обидві ці аномалії зазвичай зустрічаються разом, але то одна, то інша більш виражена.

За статистичними даними, лише 10% чоловіків страждають дальтонізм. А жінок, схильних до цієї хвороби, надзвичайно мало - 20 разів менше, ніж чоловіків. Ось вам ще одна загадка нашого, здавалося б, так добре вивченого організму.

Поки ще не знайдено радикального засобу, з допомогою якого можна було б вилікувати дальтонік. Та це й не дивно, так як дальтонізм - хромосомна хвороба, а впливати на гени ми ще тільки вчимося. Щоправда, в новій галузі науки, яку тепер називають генною інженерією, вже досягнуті певні успіхи, і можна сподіватися, що в майбутньому вчені знайдуть засіб від цієї недуги.

Проте найгірше порушення колірного зору - повна колірна сліпота. Люди ці, як вже згадувалося, бачать світ у чорно-білому зображенні. Таке рідкісне захворювання називається ахрома-зіей. Хворі, страждають цією хворобою, до того ж ще не дуже добре розрізняють форму предметів. Але зате вони чудово бачать вночі.

І ще два цікавих факти. Здорова людина розрізняє до 200 відтінків кольорів. Але є люди з унікальним колірним зором. Фахівці, вивчили картини В. Рєпіна, вважають, що він розрізняв 2000 відтінків!

Нарешті кілька слів про цветоощущении у тварин. У них воно розвинене значно гірше, ніж у людини, особливо у тих, хто веде нічний спосіб життя. А ось у денних птахів здатність розрізняти кольору дуже висока, у деяких - просто унікальна. Голуб, наприклад, перебуваючи на даху багатоповерхового будинку, здатний розрізнити маленьке жовтувате зернятко, лежить на темно-сірому асфальті...

Варто відзначити, що один і той самий колір у поєднанні з іншими виглядає зовсім по-іншому. Недарма в народі кажуть: «Фарба фарбу фарбує і дзвінкіше дзвенить». А відомий художник - глава французького романтизму Е. Делакруа - вигукував: «Дайте мені вуличну грязь і я зроблю з неї чарівний відтінок жіночої шкіри».

З кольором пов'язане ще одне дуже цікаве явище. У деяких людей музика викликає зорові сприйняття кольору, вони музику не тільки чують, але і бачать. Для людини, наділеного таким почуттям, музика завжди існує не сама по собі, а в поєднанні з кольором. Здатність мозку пов'язувати звуки з певними колірними поєднаннями називається сино-псией. Баченням звуку мають багато композитори і виконавці музичних творів. Почуттям синопсии володів Берліоз, бачили звуки в кольорі Римський-Корсаков і Дебюссі. У 1910 р. композитором А. П. була Скрябіним написана симфонічна поема «Прометей» («Поема вогню»), в партитурі якої були записані кольору, відповідні музичній фразі твору.

При вивченні впливу звукових подразників на колірне зір встановлено, що при впливі на слух людини звуками постійної гучності чутливість ока до зелено-голубих тонів підвищується, а до оранжево-червоним - знижується, при впливі же звуків різної гучності чутливість до зеленого кольору з наростанням гучності зростає, а до оранжевому - знижується. Проникнення в таємниці цих закономірностей дозволить поєднати музику і колір таким чином, щоб їх сприйняття було найбільш загостреним і емоційним. Таким чином, вплив кольору на людину дуже складно і не до кінця дослідженим. Недарма вчені жартують: «Немає нічого більш темного, ніж вчення про світло». Можна навести ще багато цікавих прикладів з області світла і кольору. Однак варто розглянути, як ці оптичні властивості проявляються в покриттях.

Лакофарбові покриття можуть бути прозорими або укрывистыми, білими або кольоровими, матовими або глянцевими. Різноманітність покриттів залежить від того, чи буде світло відбиватися, проходити, переломлюватися або поглинатися покриттям, або деякі фактори будуть діяти одночасно.

Безбарвні прозорі покриття пропускають велику частину світла через плівку до підкладки, на яку вони нанесені. Якщо основа біла, велика частина світла відбивається через покриття в обрат-ном напрямку, якщо чорна - частина світла поглинається поверхнею.

Кольорові прозорі покриття отримують із розчинів барвника (або суміші барвників) в высыхающем маслі або лаку. Внаслідок виборчого поглинання хвиль падаючого світла матеріал набуває певний колір. Забарвлення залежить також від товщини покриття, концентрації компонентів, кількості розчинника.

Сліди від кисті або валика, шагрень та інші дефекти, утворюють нерівності на поверхні плівки, викликають розсіювання світла, впливаючи на прозорість та інтенсивність забарвлення окремих ділянок. Більшість лакофарбових покриттів непрозорі. В таких покриттях світло може або поглинатися, або повертатися до ока спостерігача, але вже від самого покриття, а не від підкладки. Ступінь видимості крізь покриття офарблює поверхні характеризує його прозорість і залежить від товщини та кута спостереження.

Для забезпечення необхідної непрозорості лакофарбового матеріалу і надання йому заданого кольору в нього вводять пігменти. Пігменти вибірково поглинають світло одних хвиль і відбивають світло інших, але вони можуть і розсіювати світло всередині плівки, не даючи йому можливості досягти підкладки, і за рахунок відображення повернутися до спостерігача.

Розсіяння представляє досить складне оптичне явище. Його можна охарактеризувати як проходження світла через частинки пігменту у поєднанні з послідовним віддзеркаленням світла від поверхні однієї частинки до інший. Зазвичай, чим більше показник заломлення пігменту, тим вище непрозорість лакофарбового пігментованого покриття. Оскільки пігмент знаходиться в середовищі плівко-утворювача, останній також впливає на непрозорість покриття.

При виконанні фарбувальних робіт слід враховувати, що показник заломлення висихаючих масел, лаків, смол зростає при протікання окислювальних і по-лимеризационных перетворень, тому непрозорість пігментованого покриття при висиханні може зменшуватися. При досить великій різниці в коефіцієнтах заломлення пігментів і зв'язуючого спостерігається розсіювання світла покриттям. Коли розсіяння велике, світло не проникає до підкладки і покриття стає непрозорим. Вплив коефіцієнта заломлення на властивості добре ілюструється порівнянням поведінки пігменту (оксиду цинку) і наповнювача (крейди). Показник заломлення оксиду цинку 2,08, крейди - 1,58.

У звичайному стані обидві речовини являють собою порошки, здаються білими навіть у тонких шарах. Їх білизна пояснюється відсутністю виборчого поглинання, а непрозорість - розсіюванням світла від численних поверхонь у шарі порошку внаслідок малого розміру частинок і різниці в показниках заломлення порошків і навколишнього середовища (повітря). Якщо замінити повітря водою, то отримана суспензія крейди буде здаватися злегка каламутну, а білизна крейди не проявиться до тих пір, поки вода не випарується. З цією властивістю знайомий кожен, хто займався побілкою стелі. В тих же умовах оксид цинку утворює білу непрозору суспензію не тільки в воді, але і в олійних синтетичних лаках. Особливо варто відзначити покриття, містять металеві пігменти лускатої форми, наприклад, алюмінієву пудру. Застосування алюмінієвої пудри дає можливість отримувати непрозорі покриття навіть при товщині, що дорівнює десятих часток мікрометра.

З непрозорістю пов'язаний один з найважливіших показників пігментованих лакофарбових матеріалів - укри-вистость, характеризує здатність робити невидимою поверхня, на яку наноситься покриття. Укривистість виражається кількістю матеріалу, що необхідно нанести на 1 м2 поверхні для того, щоб зробити невидимою фарбовану поверхню. У ряді країн для характеристики покриваності використовується інший показник - площа поверхні, яку можна укрити, витративши 1 кг або 1 л лакофарбового матеріалу.

Покривність, або криюча здатність, визначається відображенням і поглинанням світла, що в свою чергу залежить від розсіювання і поглинання світла частинками пігменту. У випадку білих або слабо-забарвлених покриттів переважає відображення світла. Укривистість інтенсивно забарвлених і чорних покриттів визначається головним чином поглинанням світла.

Укривистість не можна плутати з витратою лакофарбового матеріалу, що наноситься на одиницю площі за умови отримання плівки нормальної товщини. Ми вже говорили, що для кожного матеріалу існує оптимальна величина одного шару, при якій досягаються високі захисні і експлуатаційні властивості покриття. Лакофарбовий матеріал може і не забезпечувати повного укриття підкладки при нанесенні одного шару нормальної товщини.

Необхідно мати на увазі, що колір може здаватися сильно зміни при незвичних умовах освітлення. Невипадково криміналісти фотографують об'єкти в ультрафіолетових променях. Власники автомобілів ймовірно знають, що ретельно відремонтований дефект покриття, невидимий навіть при сонячному світлі, раптом виявляється, коли машина стоїть ввечері, під ліхтарем вуличного освітлення.

Варто сказати кілька слів про групу кольорів, близьких до білому. Ідеальний білий колір, як і чорний, існує тільки теоретично. На практиці для всіх покриттів, що наближаються до білим, характерно виборче поглинання; часто воно спостерігається в синій області спектру. Тому покриття набуває жовтуватий відтінок, коли його порівнюють з більш білим покриттям.

Око людини дуже чутливий до невеликим розходженням у кольорі «майже білих» покриттів, особливо до відмінностей у насиченості кольору. В побуті при пранні для того, щоб позбутися від жовтуватого відтінку у білизни, застосовують підсинення. Цей же прийом застосовують і для збільшення білизни покриттів, вводячи в нього невеликі добавки синіх пігментів.

З оптичними властивостями пов'язана й інша важлива характеристика покриттів - блиск, який визначає відбивну здатність поверхні. Іноді блиск визначають як «поверхневий глянець». Наявність блиску залежить від гладкості поверхні покриття. У матеріалів з високим блиском, наприклад автомобільних емалей, чітко проявляється дзеркальне відображення; для матеріалів з незначним блиском критерієм слугує переважання дзеркального відбиття світла над дифузним.

За ступенем блиску лакофарбові покриття класифікують як високоглянсові, глянцеві, напівглянсові, напівматові, матові, глубокоматовые. Блиск покриття залежить як від властивостей матеріалу та його складу, так і від властивостей поверхні, способу нанесення та інших факторів.

Більшість покриттів розсіює і відображає падаюче на них світло з-за нерівностей поверхні покриття або його неоднорідності. Втрата блиску внаслідок зміни стану поверхні часто служить першим ознакою починається руйнування плівки. Слід зазначити, що на блиск впливають нерівності будь-якого розміру - від великих до дрібних (рисок) розміром менше довжини світлової хвилі

 

 «Лаки та фарби у вашому домі» Наступна сторінка >>>

 

Дивіться також:

 

  Довідник домашнього майстра Будинок своїми руками Будівництво будинку Домашньому майстрові Гідроізоляція