Сегодня на прилавках магазинов можно увидеть изобилие лакокрасочных изделий во всевозможных упаковках и самого разнообразного назначения. Уже практически не осталось таких поверхностей, для которых нельзя было бы подобрать определенный тип и марку лака и краски. Теперь можно не только приобрести краску подходящего цвета, но и нужный оттенок с помощью автоматических колеровочных установок или готовых колеровочных паст. Давайте попытаемся разобраться, что же такое ЛКМ.
Лакокрасочные материалы (ЛКМ) имеют две основные функции: декоративную и защитную. Они оберегают дерево от гниения, металл - от коррозии, образуют твердые защитные пленки, предохраняющие изделия от разрушающего влияния атмосферы и других воздействий и удлиняющие срок их службы и придают им красивый внешний вид. Лакокрасочные покрытия наиболее долговечны. Ведь для их нанесения не требуется дополнительное, сложное оборудование, и они легче обновляются. Поэтому такие покрытия широко применяются как в быту, так и во всех отраслях промышленности, на транспорте и в строительстве.
Свойства лакокрасочных покрытий зависят не только от качества применяемых ЛКМ, но и от таких фактов, как способ подготовки поверхности к окраске, правильный выбор и соблюдение технологического режима окраски и сушки.
Лакокрасочные материалы классифицируют по химическому составу, виду и преимущественному назначению материала. К ним относятся лаки, краски, эмали, грунтовки, шпатлевки. Для облегчения восприятия определений лакокрасочной продукции вводятся следующие термины, о которых мы ниже расскажем.

Составляющие ЛКМ
Дисперсные системы - это микронеоднородные системы, состоящие из двух фаз. Одна из них - дисперсная фаза - обладает достаточно высокой дисперсностью и распределена в другой фазе (в окружающей дисперсионной среде) - газе, жидкости или твердом теле - в виде мелких частиц.
Дисперсностью называется степень раздробленности вещества на частицы. Чем мельче частицы, тем выше дисперсность. На практике размер частиц дисперсных систем находится в пределах от 0,001 до 0,00001 см.
К дисперсиям относятся:
Суспензии - это системы, в которых частицы твердой фазы распределены в жидкой среде во взвешенном состоянии. К ним относятся: готовые краски, шпатлевки.
Эмульсии - системы, в которых мельчайшие капельки жидкой фазы распределены в жидкой среде. Например, молоко. Истинные растворы - системы переменного состава из двух и более компонентов. Раствор называется истинным потому, что вещества действительно и самопроизвольно растворяются в подходящем растворителе с образованием гомогенной (однородной) системы. Это: растворы в воде соды, спирта, кислот.
Лак представляет собой раствор пленкообразующих веществ в органических растворителях или в воде с введением добавок (сиккативов, пластификаторов, отвердителей), образующий после высыхания твердую, прозрачную, однородную пленку, прочно сцепленную с поверхностью. Лаки придают поверхности декоративный вид и создают защитные покрытия.
Краски - это суспензия пигментов или их смеси с наполнителями в олифе, эмульсии, латексе, благодаря которым получается однородная не прозрачная твердая окрашенная пленка.
Эмалью называется суспензия пигментов или их смеси с наполнителями в лаке с ведением сиккативов, растворителей и других добавок.
Грунтовка - это суспензия пигментов или смеси пигментов и наполнителей в связующем веществе. После высыхания создает однородную не прозрачную пленку с хорошей адгезией к подложке (адгезия - прилипание, сцепление). Грунтовки образуют нижние слои покрытий, способствуя надежному сцеплению верхних слоев покрытия с окрашиваемой поверхностью. Кроме того, они защищают металл от коррозии, сохраняя структуру древесины, закрывают поры материала, выравнивают и создают однородную поверхность перед окраской.
Шпатлевка (шпатлевочная масса) - густая, вязкая масса, состоящая из пигментов, наполнителей или их смеси в олифе, лаке или другом связующем веществе с введением добавок или без них. Наносятся для заполнения неровностей и углублений, сглаживания неровностей окрашиваемой поверхности.
Существуют также жидкости для снятия, удаления старых лакокрасочных покрытий, пасты полировочные, шлифовочные, уплотнительные, составы полирующие нейтрализующие, моечные, а также замазки, уплотнители, ускорители, отвердители, мастика.

Просто добавь… добавки
С каждым годом к ЛКМ и покрытиям на их основе предъявляются все более жесткие требования в связи с появлением новых технологий в промышленности, строительстве и формированием современных эстетических вкусов у потребителя. Это касается в равной степени как защитных, так и декоративных свойств покрытий, которые определяются физико-химическими показателями всех компонентов лакокрасочной рецептуры и в первую очередь пленкообразователя и пигмента. В значительной степени изменить свойства покрытий можно химической модификацией или введением другого (как правило, более высокого по стоимости) пленкообразователя, но это дорогой и трудоемкий путь (изменение пленкообразователя приводит, например, к необходимости замены других компонентов в композиции).
Более простой и (что самое главное) более эффективный путь регулирования свойств ЛКМ - введение в рецептуру в небольших количествах различных добавок. В некоторых случаях применение добавок является единственным путем достижения требуемых свойств. Например, с помощью пигментов, которые сообщают лакокрасочному покрытию определенные механические свойства, устойчивость к воздействию воды, света и атмосферных изменений. Пигменты - это сухие красящие вещества, неорганические или органические, природные или искусственные, диспергируемые в пленкообразующих веществах для придания краскам, эмалям, грунтовкам, шпатлевкам цвета и непрозрачности. Наиболее широкое распространение в лакокрасочной промышленности получили неорганические пигменты, получаемые химической обработкой руд, металлов и минералов (синтетические) и земляные пигменты (природные) - сурик железный, охра. Органические пигменты применяют в меньшем объеме, к ним относится пигмент алый, фталоцианиновый голубой и зеленый.
Наполнители - неорганические природные или синтетические вещества, применяемые для улучшения малярно-технических и эксплуатационных свойств покрытий и экономии пигментов. Природные неорганические вещества получают путем измельчения, обогащения, термической обработки горных пород и минералов. Синтетические неорганические наполнители получают в результате химических реакций по сложной технологии. Наполнители - это порошки с низкой укрывистостью, красящей способностью. Они придают материалам прочность, атмосферостойкость и другие немаловажные свойства. К ним относятся: мел, каолин, слюда, тальк, химически осажденный мел. Растворителями и разбавителями являются "летучие" органические жидкости, применяемые для растворения пленкообразующих веществ, а также для разбавления лакокрасочных материалов до рабочей вязкости перед нанесением на окрашиваемую поверхность. Это - уайт-спирит, ацетон, ксилол, спирт, вода и другие. Связующие вещества - жидкие или доведенные до жидкого состояния твердые материалы, которые после высыхания связывают между собой частицы пигментов и наполнителей и образуют пленку, прочно сцепляющую с окрашиваемой поверхностью.
Пленкообразующие вещества ответственны за создание пленки, адгезию ее к поверхности окрашиваемого предмета, удерживание внутри слоя покрытия частиц пигмента и наполнителя. Помимо этого, хорошее пленкообразующее вещество обеспечивает покрытию водонепроницаемость, но в тоже время позволяет ему "дышать", препятствует размножению микроорганизмов, не являясь ядовитым для человека, задерживает ультрафиолетовые лучи, само при этом, не разрушаясь.
Технологические добавки (так называемые аддитивы) - это компоненты, которые ускоряют, интенсифицируют, облегчают такие процессы, как диспергирование пигментов, смачивание подложки, устранение поверхностных дефектов, отвердение на стадиях изготовления, транспортирования, хранения красок и формирования покрытия. Аддитивы также иногда называют "малыми добавками", "функциональными добавками", так как они работают при незначительном содержании до 3-5% (в зависимости от назначения). К аддитивам относят сиккативы, диспергаторы пигментов, эмульгаторы, неногасители.
Обозначения основных лакокрасочных материалов состоят из пяти групп буквенно-цифровых знаков для эмалей, красок, грунтовок, шпатлевок и четырех групп знаков для лаков.
Первая группа знаков обозначения - вид материала. Она состоит из слова, например "эмаль", "лак" и т. д. Вторая группа определяет пленкообразующее вещество (род смолы, сополимера, олифы) и обозначается двумя буквами. Например, МА, ПФ, БТ. Третья группа знаков характеризует преимущественное назначение лакокрасочного материала и обозначается цифрой. Четвертую группу знаков грунтовок, полуфабрикатных лаков и масляных густотертых красок обозначают цифрой 0, шпатлевок - цифрами 00. Пятая группа обозначения определяет присвоенный материалу порядковый номер и состоит из одной, двух или трех цифр.
На практике принято также подразделять лакокрасочные покрытия на группы и по дополнительным признакам, следующим образом:
- по прозрачности образуемых пленок - прозрачные (лаки, олифы) и непрозрачные (краски, эмали, грунтовки);
- по степени блеска - глянцевые, полуглянцевые, полуматовые, матовые, глубоко матовые;
- по условиям сушки - холодной сушки и горячей сушки;
- по методу нанесения - кистевые, пульверизационные;
- по последовательности нанесения слоев и типу покрытия - пропиточные, грунтовочные, промежуточные и покрывные;
- по целевому назначению (потребительский признак) - автомобильные, мебельные, для сельскохозяйственных машин, приборов, станков и т. д. После порядкового номера допускается буквенный индекс, характеризующий особенности материала. Например, М - матовый, ПМ - полуматовый и т. д.

"Эволюционный" путь
Защитная и декоративная функции лакокрасочных покрытий известны очень давно. С момента появления ЛКМ как сами материалы, так и способы их нанесения постоянно совершенствуются. А широко применяться в самых различных областях они начали уже в XIX веке.
За прошедшее время ассортимент ЛКМ резко изменился: от натуральных красок постепенно перешли к материалам на синтетической основе, органоразбавляемым, с высоким сухим остатком, порошковым и т.д. Давайте попытаемся проследить эволюцию методов окраски.
Первым и простейшим способом нанесения краски является кисть. К сожалению, кроме бесспорных достоинств, он имеет и много недостатков. Прежде всего - это небольшая скорость окраски (около 10м2/час).
Использование валика вместо кисти позволяет в значительной степени повысить скорость окраски, в частности больших и плоских поверхностей, но с его помощью трудно и практически невозможно применять быстросохнущие лаки или материалы, имеющие вязкость более 120 сек.
Первый шаг на пути заметного увеличения скорости окраски и улучшения декоративных свойств лакокрасочных покрытий сделан в 1866 году и связан с созданием пневматического распыления жидкостей. На практике технология окраски получила распространение только в 1920-е годы. Тогда выяснилось, что пневматическое распыление позволяет наносить нитроцеллюлозный лак и другие быстросохнущие материалы, то есть те краски, которые трудно наносить кистью. Практически во всех пистолетах для пневматического распыления воздух, передвигаясь со скоростью около 30 м/сек, вызывает разрыв потока жидкости на капли диаметром 40-120 мкм, что позволяет красить со скоростью 30м2/час. Однако в процессе применения пневматического распыления довольно быстро обнаружились и его негативные стороны. Например, большие потери ЛКМ, увеличивающиеся с ростом скорости воздуха в пистолете, что способствовало также уменьшению диаметра капли, трудности при нанесении вязких материалов, высокая эмиссия паров растворителей.
Казалось бы, что из-за стольких недостатков следовало отказаться от пневматического распыления. Однако этого не произошло и, наверное, никогда не произойдет, поскольку пистолет для пневматического распыления является незаменимым орудием работы: с его помощью можно наносить тонкослойное декоративное покрытие, используя минимальное количество краски, особенно при применении сопла с регулируемым углом и диаметром потока.

Бунт "зеленых"
Необходимость ограничения эмиссии растворителей в атмосферу, диктуемая современным законодательством по охране окружающей среды, способствовала интенсификации поисков новых путей окраски. Для нанесения высоковязких красок большое развитие получила гидродинамическая технология окраски - безвоздушное распыление, которая была известна уже в 30-е годы двадцатого столетия.
Окраска таким методом - сложный процесс, требующий высокой квалификации оператора. Эта технология отличается от пневматического распыления, где краска наносится полосами, которые только в небольшой степени перекрывают друг друга. При безвоздушном распылении необходимо крестообразное ведение пистолета. Высокая производительность гидродинамической окраски (200-400 м2/час) эффективна при окрашивании больших поверхностей (например бортов или палуб судов), но неудобна при работе с небольшими элементами или при необходимости частой смены окрашиваемых поверхностей.

С помощью закона физики…
Окраска изделий в электрическом поле высокого напряжения основана на использовании электрических сил для дробления, перемещения и осаждения заряженных частиц ЛКМ на окрашиваемой поверхности. Основные стадии процесса окраски: подача ЛКМ в краскораспыляющее устройство и дробление за счет энергии сжатого воздуха, действия центробежных сил и сил электрического поля, перемещение заряженных частиц к заземленному изделию, осаждение на его поверхности.
Нанесение ЛКМ в электрическом поле - один из наиболее экономичных методов окраски. Благодаря воздействию электрического поля на перемещение частиц распыленного материала они наиболее полно (до 80% и более) осаждаются на окрашиваемой поверхности. Этот метод имеет существенные недостатки: высокие требования к ЛКМ (нельзя наносить материалы повышенной вязкости, а также ЛКМ, содержащие в качестве наполнителей металлические порошки). Кроме того, следует осторожно подходить к водоразбавляемым краскам.
И, наконец, остановимся на методах нанесения краски окунанием и струйным обливом. Метод окунания в ваннах применяется в основном при окраске деталей автомобилей и тракторов. Бесспорные преимущества этих методов: простота и невысокие затраты. Недостатки: невозможность окраски сложных по форме элементов, а также элементов с закрытыми или полузакрытыми отсеками, трудности окраски элементов с впадинами, что препятствует получению покрытия равномерной толщины.
При окраске методом струйного облива ЛКМ наносятся на поверхность изделий низконапорным истечением из многих сопел в виде потоков, окаймляющих окрашиваемый элемент. Этот метод характеризуется такими же ограничениями, как и метод окунания. Свое основное применение он нашел в окраске несложных элементов и гладких поверхностей, таких как двери и лыжи. Довольно существенное ограничение для обоих методов - невозможность использования высоких ЛКМ, тиксотропных или быстро окисляющихся.

Следующая статья