Экономические основы технологии производства краски

 

Ведение

Краска - общее наименование для группы цветных красящих веществ, предназначенных для непосредственного использования в той или иной сфере быта. По химическому составу пигменты и изготовленные из них краски разделяются на минеральные (неорганические соли или оксиды металлов) и органические (сложные соединения, в основном растительного или животного происхождения). И те и другие могут быть естественными (природными) и искусственными (синтетическими). Чаще всего под словом «краски» подразумевают суспензии пигментов или их смеси с наполнителями, в связующем — олифе, ПВА-эмульсии, латексах или других пленкообразующих веществах. Краски наносят непосредственно на имеющийся материал. Краски 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, а также придают им красивый внешний вид. Изделия, покрытые краской долговечны. 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.

К краскам 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.

Защитная и декоративная функции краски известны очень давно. С момента появления краски, как они сами, так и способы их нанесения постоянно совершенствуются. За последнее время ассортимент красок резко изменился: от натуральных постепенно перешли к материалам на синтетической основе, органоразбавляемым, с высоким сухим остатком, порошковым и т. д.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Основные сырьевые материалы для производства краски

1.1. Состав краски.

Согласно общепринятой классификации, состав краски разделяется на следующие группы:

1. Вяжущие (или связующие)

2. Наполнители

3. Пигменты

4. Загустители

5. Модифицирующие  добавки 

Вяжущие ( или связующие). Главная задача вяжущих (или связующих) - после высыхания скреплять между собой частицы пигмента и наполнителя, а также образовывать износостойкую пленку. Связующими веществами являются растворённые, эмульгированные или суспендированные в воде или ином растворителе клеи животного или растительного происхождения, смолы, углеводороды, растворимые в воде или в маслах, твердеющие масла, полимеры. Связующие служат в красках пленкообразователями — веществами, создающими при отверждении твердую, прочную пленку, удерживающую в своем составе пигменты и наполнители.

Наполнители. Наполнителями, как правило, служат кальцитовые минералы (мел, мрамор, известняк). Для максимально плотной упаковки зерен, а, следовательно и для получения более прочного покрытия в состав вводят тальк, сульфат бария и т.п. тонкозернистые компоненты. Роль наполнителей заключается в образовании покрытия, которое, будучи связано вяжущим, принимает на себя основные воздействия окружающей среды (повышается атмосферостойкость). Также они выполняют небольшую декоративную функцию, в прочем  эта функция принадлежит в основном пигментам.

Пигменты являются одной из составных частей красок и эмалей. Пигменты, как уже следует из их наименования, выполняют роль декоративных "кирпичиков" в структуре лакокрасочного покрытия . В этих целях используют диоксид (двуокись) титана и окись цинка (цинковые белила). От типа пигмента зависят цвет лакокрасочного покрытия, а также устойчивость к действию атмосферных факторов, химических реагентов и высоких температур. Пигменты обладают определённым цветом благодаря способности избирательно отражать лучи видимого света. Свет, попадая на поверхность краски, проходит через прозрачное для них связующее, частично отражаясь от поверхности пленки по всему диапазону спектра и создавая эффект зеркальной, блестящей поверхности (блик). Пигмент поглощает лучи избирательно: одна часть лучей, составляющих спектр дневного света, поглощается, а другая — отражается от поверхности пигмента, создавая в наших глазах определенное цветоощущение. 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 по всему спектру — чёрным. Основными цветами следует считать три — красный, синий и жёлтый. Смешивая их между собой, можно получить фиолетовый, оранжевый, зелёный. Наложение одной прозрачной краски на другую краску носит название «лессировка». Следует иметь в виду, что смешивая пигменты между собой, мы получим равномерно окрашивающую краску только тогда, когда показатели плотности пигментов близки. Цветные краски - хроматические; сочетания чёрного и белого — ахроматические цвета.

Справочно.

При введении в краску пигментов и  наполнителей получают пигментированные краски. Роль этих веществ в композициях очень важна. С одной стороны, пигменты дают возможность получить все множество цветов и оттенков эмалей и красок. С другой стороны, многие пигменты для красок это химически активные вещества, способные участвовать в образовании пленки, делать ее прочнее, долговечнее. Чрезвычайно важна роль пигментов и в повышении антикоррозионных свойств лакокрасочных материалов. В зависимости от назначения краски состав пигментной части изменяется как качественно, так и количественно.

Растворители. В качестве растворителей используются вода, масла, спирты, кетоны, эфиры и иные углеводороды.

Загустители. Основные функции загустителей - реологическая регулировка раствора и пластификация. В качестве загустителей применяются простые и сложные эфиры целлюлозы. Наиболее распространенные - метилгидроксиэтилцеллюлоза (МГЭЦ), метилгидроксипропилцеллюлоза (МГПЦ).

         Модифицирующие добавки. Наиболее многочисленную группу составляют именно эти компоненты. В самом деле, смешав связующее, мел и пигмент мы не получим покрытия, которое бы удовлетворяло современным требованиям. Поэтому роль модифицирующих добавок переоценить невозможно. К ним относятся:

1. Коалесценты. Выполняют регулирование температуры полимеризации дисперсии.

2. Диспергаторы. Основная функция - улучшение диспергирования крупных агломератов пигмента и наполнителя при смешивании за счет электростатического отталкивания.

3. Смягчители воды. Основные функции - смягчение воды с целью увеличения растворимости жидкостных компонентов. Наиболее распространенные виды - тринатрийфосфат, триполифосфат.

4. Пеногасители (деаэраторы). Удаляют излишнее количество воздуха из раствора.

5. Консерванты. Служат для антибактериальной защиты раствора с целью увеличения срока хранения.

6. Этиленгликоль. Основная функция - понижение температуры транспортировки и нанесения материалов (изготовление "зимних" материалов).

Справочно.

В настоящее  время сырье для краски отечественные  производители предпочитают использовать чаще всего импортное - доля импортных составляющих в готовых красках у многих производителей достигает больше третьей части. Чаще всего используется сырье, приобретаемое в Германии, Голландии, Великобритании, Румынии, Польше, Словакии, Словении и других странах. Отечественное же сырье - это растворители, в том числе олифа, частично, красители. Остальное же сырье - спецдобавки, придающие краске высокую кроющую способность, блеск, повышают скорость высыхания, придающие ЛКМ определенный срок хранения и высокие эксплуатационные показатели. Как отмечают отечественные производители, таких добавок нужно немного - около 1-1,5% массы композиции. Применение добавок, импортируемых из-за рубежа, значительно увеличивает качественные показатели краски, которые сказываются на цене уже готовой продукции. Но сегодня производитель осознанно идет на увеличение цены, чтобы не проиграть в качестве. Конечно, это в большей степени касается крупных отечественных производителей, выпускающих современную лакокрасочную продукцию и старающихся приблизить ее к мировым нормам качества.

1.2. Свойства  краски.

Все краски обязаны  соответствовать определенным требованиям, а оценка качества выставляется в  соответствии с нижеперечисленными критериями, среди которых особенно важны светостойкость, атомсферостойкость, паропроницаемость, укрывистость, устойчивость к загрязнениям и очистке, длительный срок службы и декоративная привлекательность.

Светостойкость. Светостойкостью материала называется способность долговременного сохранения своего первоначального цвета под  воздействием ультрафиолетовых лучей (солнечного свет). Это свойства, в первую очередь, зависит от состава связующего (например, акриловые краски гораздо более светостойки при сравнении с красками на основе бутадиенстирола). Также светостойкость зависит от используемых при работе пигментов и других факторов.

Атмосферостойкость. Под понятием атмосферостойкость подразумевается способность лакокрасочного покрытия сопротивляться перемене влажности воздуха и температурам, что означает устойчивость к атмосферным явлениям - снегу, морозу, ветру, дождю. В соответствии с этим признаком те или иные краски относят к группе фасадных. Все краски этой группы являются в большей или меньшей степени атмосферостойкими, по сравнению с интерьерными.

Паропроницаемость. Паропроницаемостью называют способность лакокрасочных материалов "дышать", а именно - не пропускать влагу снаружи через себя, при этом не затрудняя испарению влаги изнутри пористых стройматериалов. Данное свойство весьма необходимо как для фасадной, так и для интерьерной краски. Данное свойство краски, по отношению к фасадной, является особенно важным при работе с минеральными фасадами (кирпич, бетон, штукатурка, камень и др.), которые отличаются особенной капиллярно-пористой структурой поверхности.  Если же краска плохо пропускает влагу, то стена из минералов будет довольно быстро разрушаться под воздействием внутренней влаги. К тому же, из-за недостаточной паропроницаемости краски ухудшается ее адгезия. Во многом паропроницаемость краски определяется степенью пористости полимерной пленки, которая, в свою очередь, зависит от вида связующего, применяемого растворителя, а также механизма формирования твердой пленки.

Укрывистость. Укрывистостью называют способность тонкого слоя лакокрасочного материала создавать невидимую границу между контрастно окрашенными участками поверхности. Во многом данный показатель зависит от размера и формы частиц, а также цвета пигмента. Зачастую укрывистость выражают в граммах краски, которая необходима для закрашивания 1 кв.м поверхности. Бывает, что на упаковке краски написано "расход краски" вместо "укрывистоси", что выражается в кв.м на 1 литр (кг) краски. Это является тем же самым показателем укрывистости, только при пересчете в г/кв.м. Выбирая краску, необходимо учитывать не стоимость килограмма краски, а стоимость услуги по работе на 1 квадратном метре поверхности. 

Адгезия. Адгезию другими словами можно назвать сцепляемостью или прилипания покрытия с основанием - материалом, на который нанесена краска. Данным свойством определяется устойчивость краски к вздутию, шелушению и отслаиванию. Хороший уровень адгезии зависит от состава краски, правильной подготовки основания, а также соблюдения технологии нанесения лакокрасочных изделий.

Справочно.

В ближайшее  годы надо готовьтесь к тому, что количество добавок значительно возрастет. Одновременно у красок появятся свойства, о которых мы сейчас даже не задумываемся. Имя этому рывку – нанотехнологии.

Ожидаемые новые свойства (и значительно  улучшенные «старые») лакокрасочных покрытий, связанные с развитием нанотехнологий: устойчивость к царапинам, сопротивление истиранию; УФ защита; антибактериальный эффект; самоочищение; водоотталкивание; электропроводность, антистатический эффект и др.

1.3 Нормативные  требования

1.1. Сухая пигментная часть полимерцементных красок должна содержать белый портландцемент марки 400 по ГОСТ 965-78, строительную молотую известь по ГОСТ 9179-74, наполнитель — порошок минеральный по ГОСТ 9.302-79.

Для получения  цветных красок добавляют минеральные пигменты или органические красители, соответствующие требованиям действующих стандартов или технических условий.

1.2. Сухая пигментная  часть красок должна удовлетворять  требованиям, указанным в табл.1.

 

Наименование  показателя	Норма
Влажность, %, не более	1,0
Тонкость помола — остаток частиц на сите после мокрого просеивания, %, на сетке:
№ 02, не более	1,0
№ 0071, не менее	80,0

 

1.3. В качестве водной дисперсии полимера используют поливинилацетатную эмульсию по ГОСТ 18992-80 или синтетические латексы, устойчивые к цементу и соответствующие требованиям стандартов или технических условий на эти латексы.

1.4. Водная дисперсия  полимера должна быть стабильной  и при смешивании с сухой пигментной частью устойчива к коагуляции.

1.5. Краски должны изготовляться по рецептуре и технологии, утвержденным в установленном порядке.

1.6. Готовую к употреблению краску получают на месте работ смешением сухой пигментной части с разбавленной до 15%-ной концентрации водной дисперсией полимера.