Использование мрамора молотого URALCARB® в производстве лакокрасочных композиций

Вверх на один уровень

Что такое композиционные лакокрасочные материалы?

Лакокрасочные композиции или композиционные лакокрасочные материалы - это многокомпонентные составы, которые при нанесении тонким слоем на твердую подложку высыхают с образованием лакокрасочного покрытия с заданными свойствами. Большинство лакокрасочных композиций являются суспензиями, или дисперсными системами, состоящими из двух фаз, одна из которых - дисперсная фаза в виде мелких твердых частиц - распределена в другой фазе - дисперсионной жидкой среде. Дисперсность - степень раздробленности вещества на частицы. Чем меньше частицы, тем выше дисперсность.

Лакокрасочные композиции состоят из ряда различных сырьевых компонентов, которые подразделяются на пять основных групп: пигменты, наполнители, связующие (плёнкообразователи), растворители и специальные добавки (сиккативы – для ускорения высыхания покрытия, диспергаторы – для улучшения распределения частиц пигмента и наполнителя в лакокрасочной композиции и т.д.). Пигмент обеспечивает цвет и непрозрачность лакокрасочного покрытия, наполнитель – твердость и другие свойства покрытия, связующее объединяет пигмент и наполнитель в единое целое покрытие, благодаря растворителю обеспечивается текучесть и нанесение лакокрасочной композиции, а добавки придают композиции и покрытию особые свойства (быстрое высыхание, эластичность и т.д.). Пигмент и наполнитель – основные составляющие дисперсной твердой фазы. К лакокрасочным композициям относятся:

Шпатлевка - густая вязкая масса, состоящая из пигментов, наполнителей или их смеси в связующем веществе с введением добавок или без них, для выравнивания шероховатых, пористых и волнистых поверхностей перед их окраской. Содержание наполнителей и пигментов в шпатлевке в несколько раз превышает количество пленкообразователя.

Грунтовка (праймер) - суспензия пигмента или смеси пигментов с наполнителями, наносимая на окрашиваемую поверхность и образующая после высыхания однородную непрозрачную пленку с хорошим сцеплением с поверхностью, обеспечивающая качественное нанесение декоративного (финишного) слоя краски или эмали.

Краска - однородная суспензия пигментов или их смеси с наполнителями в связующем веществе, образующие после высыхания однородную непрозрачную твердую окрашенную пленку. Различают краски на органической основе (например, масляные краски) и водной основе (воднодисперсионные краски).

Эмаль - суспензия пигмента или их смеси с наполнителями в лаке, образующая после высыхания непрозрачную твердую защитную и декоративную пленку с разной фактурой и степенью блеска. Эмали бывают масляные, алкидные, эпоксидные, нитроцеллюлозные и др.

Лак - раствор пленкообразующих веществ в органических растворителях, образующий после высыхания твердую прозрачную однородную пленку. В состав лака входят связующее, растворитель и добавки, но не добавляются пигменты и наполнители.

Различие между пигментами и наполнителями.
Зачем нужны наполнители?

Пигмент - химическое вещество, придающее лакокрасочному материалу цвет и непрозрачность. Пигментами называются высокодисперсные неорганические или органические, природные или искусственные, нерастворимые вещества, способные образовывать с плёнкообразователем защитные, декоративные покрытия. Пигмент сообщает лакокрасочному покрытию определенные механические свойства, (твердость и др.), устойчивость к действию воды, света и атмосферных влияний. Пигменты являются твёрдыми компонентами композиционных лакокрасочных материалов - эмалей, красок, грунтовок и шпатлёвок.

От типа пигмента зависят цвет лакокрасочного покрытия, его укрывистость, а также устойчивость к действию атмосферных факторов, химических реагентов и высоких температур.

Укрывистость - определяет способность пигмента делать невидимой поверхность, на которую наносится лакокрасочный материал, это важнейший технологический показатель, характеризующий расход лакокрасочного материала на 1 м2 окрашиваемой поверхности. Значение этого показателя определяет равномерность нанесения слоя лакокрасочного материала, что обуславливает его экономическую эффективность.

Пигменты обладают определённым цветом, так как они способны избирательно отражать лучи дневного света. Когда на пигмент падает световой луч, то часть лучистой энергии поглощается, а другая отражается, окрашивая пигмент в цвет отраженных лучей. На рисунке изображен ход световых лучей, падающих на поверхность, окрашенную краской, состоящей из связующего и смеси различных пигментов.

Часть лучей 4 дневного света, попадая на поверхность краски, проходит через прозрачное для них связующее, не окрашивая пленку. Другая часть лучей 3 отражается от краски, и это создает эффект зеркальной, блестящей поверхности (блик). Часть лучей 2 полностью поглощается пигментом, и эта точка кажется темной. Лучи 1 поглощаются избирательно: одна часть лучей, составляющих спектр дневного света, поглощается, а другая отражается от поверхности пигмента и окрашивает поверхность. Например, если пигмент поглощает фиолетовые, синие, зеленые, желтые лучи и отражает красные, то и поверхность воспринимается как окрашенная в красный цвет. Пигмент, отражающий почти весь падающий на него свет, кажется белым, а пигмент, поглощающий падающие на него световые лучи - черным.

Наполнитель – также твердый компонент лакокрасочного материала, придающий ему нужную вязкость и большую толщину образующейся при высыхании пленки. Наполнители не обладают защитными и декоративными свойствами, но частично заменяют в лакокрасочных композициях дорогостоящие пигменты и улучшают некоторые свойства материалов. Наполнителями называют белые или слабоокрашенные высокодисперсные природные или синтетические вещества, не растворяющиеся в дисперсионных средах (воде, органических растворителях, олифах, лаках). Количество наполнителя определяется укрывистостью и интенсивностью пигмента, с которым он применяется. Долгое время считалось, что наполнители играют, как бы, пассивную роль в отношении свойств лакокрасочной композиции. На сегодняшний день стало очевидно, что наполнители оказывают существенное влияние на распределение частиц пигмента в лакокрасочной композиции и реологические свойства краски (розлив и вязкость). При введении наполнителей повышаются адгезия покрытий (способность удерживаться на поверхности окрашенного изделия). С помощью наполнителей можно придать покрытию матовость или уменьшить скольжение и т.д. Ряд наполнителей механически укрепляют структуру покрытия, повышают твердость, атмосферостойкость покрытий, водостойкость.

Атмосферостойкость - способность лакокрасочного покрытия сохранять в течение продолжительного времени свои защитные и декоративные свойства в атмосферных условиях. Срок службы зависит от климатических и специфических условий местности. К видам разрушений, связанным с потерей декоративных свойств лакокрасочных покрытий относятся: потеря блеска, изменение цвета, белесоватость, грязеудержание и др.

Массовая доля пигментов и наполнителей в красках и эмалях составляет 20-50%, в грунтовках - до 55-60%, в шпатлёвках - до 70%.

Ориентировочное содержание пигментов и наполнителей в лакокрасочных композициях, масс. %

Компонент Шпатлевки Грунтовки Краски на водной основе Эмали
Пигмент 2 13 7 18
Наполнитель 68 43 43 12
Всего твердой фазы 70 56 50 30

Природные неорганические наполнители.

Неорганические наполнители относятся к массовой продукции химической промышленности. Природные неорганические наполнители получают путем измельчения, обогащения, термической обработки горных пород и минералов. Наполнителями служат мел, каолин, мрамор молотый (микромрамор, карбонат кальция кристаллический), слюда, тальк, химически осажденный мел и др. Наиболее крупными потребителями наполнителей является лакокрасочная промышленность.

Чаще всего в состав лакокрасочных материалов, помимо пигментов, вводятся белые наполнители. Наполнители серые или слабоокрашенные имеют ограниченное применение. Получение качественного наполнителя из природного сырья основано на трудоемких операциях очистки его от хромофорных (окрашивающих) примесей и микроизмельчении с последующим разделением порошка на фракции.

Важным моментом так же является себестоимость лакокрасочной композиции, и так как в красках с высокой концентрацией пигмента укрывистость можно сохранить на достаточном уровне, заменив часть непрозрачного пигмента наполнителем, то себестоимость готовой краски снижается, так как наполнители существенно дешевле пигментов.

Наполнители отличаются от пигментов относительно низким показателем преломления света - он колеблется в пределах 1,45 - 1,75 (у пигментов – 2,0 – 2,76), а так как эти показатели мало отличаются от показателей преломления органических пленкообразователей ( 1,52 - 1,59), то наполнители обычно не способствуют укрывистости красок в данных системах. Чем выше показатель преломления – тем выше укрывистость.

Высокий коэффициент преломления Низкий коэффициент преломления
Хорошая укрывистость Плохая укрывистость

Однако, в водных красках, после испарения воды и заполнения пор воздухом, наполнители имеют достаточную укрывистость, и могут существенно снижать содержание дорогостоящих пигментов в составе лакокрасочной композиции. Разделение на отдельно пигменты и отдельно наполнители во многом условно, и на практике чаще оперируют понятием пигмент-наполнитель.

Наиболее известным и давно применяемым пигментом-наполнителем для лакокрасочных систем является карбонат кальция (мел, известняк, мрамор) СаСО3 - природный продукт белого цвета. Основным минералом для всех трех разновидностей карбоната кальция является кальцит (известковый шпат) - СаСО3 тригональной структуры. Мел представляет собой отложения раковин морских организмов (это тонкозернистая разновидность известняка). Содержание карбоната кальция в меле достигает 95%, примесями являются глины, глауконит, оксиды железа. Известняк и мрамор имеют явно выраженное кристаллическое строение.

Обычные сорта карбоната кальция имеют высокую химическую активность в карбоксилсодержащих пленкообразующих системах (алкидных и пр.) и благодаря этому существенно могут быть повышены защитные свойства покрытий (водо- и коррозионностойкость, механическая прочность и другие показатели). Наполнители на основе карбоната кальция широко применяются в водных красках, используемых для отделки жилых помещений, а также для простой побелки (в смеси с известью).

Частички наполнителей, входящие в краски, эмали , грунтовки и шпатлевки отличаются своими размерами. Наименьший размер частички имеют в составе эмали (5-10 мкм) и наибольший размер в шпатлевках (40-60 мкм и более). Уменьшение размера частичек происходит в процессе диспергируемости (перетира) наполнителей в мельницах различного устройства (краскотерки, шаровые, бисерные).

Преимущества мрамора молотого (микрокальцита).

Из кристаллического светлого мрамора получают специальные сорта карбоната кальция (кальциты). Для получения высокодисперсного наполнителя его подвергают микронизации (используют механическое, струйное и ультразвуковое измельчение). Измельченный мрамор (микрокальцит) применяется для получения светлых атмосферостойких покрытий, но особенно рекомендуется в материалах, в которых требуется повышенная прочность и твердость (маркировочные покрытия, дорожная разметка и пр.). Его также используют в антикоррозионных грунтовках, эксплуатируемых в атмосфере кислых сред. Микрокальцит имеет заметные преимущества перед другими наполнителями:

  • более высокий коэффициент преломления,
  • низкая маслоёмкость (18-21 г /100 г микрокальцита),
  • меньшая гидрофильность и химическая активность,
  • щелочестойкость.

Мрамор молотый (микрокальцит) URALCARB® - природный неорганический наполнитель, получаемый измельчением и сепарацией природного светлого мрамора Еленинского месторождения (Челябинская область). Мрамор молотый URALCARB® сочетает все достоинства микроизмельченных природных продуктов: высокая белизна, эффективный гранулометрический состав (распределение частиц по размерам), низкая цена.

Белизна – цвет – определяется совокупностью явлений рассеяния и поглощения света частицами анализируемого вещества. Белизной называется степень приближения цвета к идеально белому.

Процесс измельчения включает стадию поверхностной обработки гидрофобизатором для предотвращения оседания микрокальцита в лакокрасочных композициях при хранении и улучшения процесса диспергирования. Мрамор молотый марок URALCARB® 2,5, URALCARB® 5, URALCARB® 7, URALCARB® 10, рекомендуемый для использования в производстве лакокрасочных композиций, обработан универсальным гидрофобизатором, что позволяет одинаково успешно вводить этот наполнитель как в лакокрасочные композиции на органической основе (алкидные, эпоксидные и др.), так и на водной основе (акриловые и др.).

Кроме того, он обладает уникальными особенностями, характерными только для продуктов, полученных из светлого мрамора Еленинского месторождения, – значительной твердостью и прекрасной атмосферостойкостью.

Более дешевые марки с более крупными частицами URALCARB® 7 и URALCARB® 10 рекомендуется использовать в производстве грунтовок и шпатлевок.

Мрамор молотый URALCARB® 7 хорошо зарекомендовал себя в рецептурах порошковых красок.

Применение мрамора молотого марок URALCARB® 5 и URALCARB® 7 позволяет получать грунт-эмали белого цвета и светлых тонов с отличными антикоррозионными свойствами.

Мрамор молотый URALCARB® 5 отлично корректирует блеск и цветовые оттенки в матовых красках и полуглянцевых эмалях. Эта марка наиболее популярна у изготовителей красок для дорожной разметки.

Мрамор молотый марок URALCARB® 2,5 и URALCARB® 5 предназначен для производства алкидных и акриловых эмалей, воднодисперсионных красок, при этом высокодисперсная марка URALCARB® 2,5 предпочтительна для использования в диссольверах (высокоскоростных мешалках). Использование микронизированных наполнителей позволяет значительно интенсифицировать процесс изготовления лакокрасочных композиций в результате замены бисерных машин на более производительные диссольверы.

Все марки мрамора молотого URALCARB® рекомендуются для лакокрасочных композиций, предназначенных для внешнего применения, так как обеспечивает покрытиям отличную атмосферостойкость. Способность выделять углекислый газ при высоких температурах позволяет использовать мрамор молотый URALCARB® в огнезадерживающих покрытиях.

Высокие белизна и дисперсность мрамора молотого URALCARB® позволяют заменять от 25 до 50% диоксида титана в традиционных рецептурах красок и эмалей, разработать новые, более экономичные рецептуры. улучшить цвет композиционного лакокрасочного материала при одновременном снижении его цены.

Список использованной литературы:

  1. Г.Ф.Пэйн "Технология органических покрытий", том 2 - "Пигменты и пигментированные покрытия", Л.: Государственной научно-техническое издательство химической литературы,1963.
  2. Е.Ф.Беленький, И.В.Рискин "Химия и технология пигментов", Л.:Химия, 1974.
  3. И.А.Толмачев, В.В.Верхоланцев "Новые воднодисперсионные краски", Л.: Химия, 1979.
  4. П.И.Ермилов, Е.А.Индейкин, И.А.Толмачев. "Пигменты и пигментированные лакокрасочные материалы", Л.:Химия, 1987.
  5. Л.Ф.Корсунский, Т.В.Калинская, С.Н.Степин "Неорганические пигменты" справочник, С-Пб.:"Химия, 1992.
  6. Архитектор.ru

©2005, ООО "Микрокальцит", Латышев Ю.В

 
©2005 ООО "Микрокальцит", г.Магнитогорск