ЛКМ-Лайн АРСЕНАЛист

ООО "ЛКМ-Лайн"

Московский производитель лакокрасочной продукции

краска "Арсеналъ"

тел. 8(495) 979-87-85

т/ф. 8(499) 271-57-68

Алкидные Масляные Водоразбавляемые  Фасадные Грунтовки
  Главная Цены Контакты

на сайте в интернете

 
 

КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ
СОЧЕТАНИЕ АНТИКОРРОЗИОННЫХ СВОЙСТВ И ТЕРМОСТОЙКОСТИ.


При высоких рабочих температурах у металлов и неметаллов, как правило, снижается прочность, а у металлов — еще и коррозионная стойкость. В связи с этим встает вопрос о защитных покрытиях, которые должны сочетать в себе антикоррозионные свойства и термостойкость. Наиболее распространенным способом защиты конструкционных материалов от разрушающего воздействия коррозионной среды является нанесение лакокрасочных покрытий, а лакокрасочные материалы на основе полиорганосилоксанов на протяжении нескольких десятилетий входят в ряд важнейших термостойких защитных покрытий, способных противостоять действию температур 200-600°С. Эмали на основе чистых полиорганосилоксановых смол используют для окраски и защиты дымовых труб, котлов, электрических печей и нагревателей, электродвигателей, трансформаторов, печей обжига и крекинга на химических заводах, насосов для перекачивания нагретых до высокой температуры жидкостей, выхлопных труб и глушителей двигателей внутреннего сгорания, теплообменников и выпарных аппаратов, внутренних стенок сушильных шкафов, паропроводов высокого давления, а также хозяйственных нагревательных приборов. Эмалевые краски на основе модифицированных полиорганосилоксановых смол, например, специально разработанные композиции для защиты металлических поверхностей от одновременного воздействия влаги и высокой температуры, используют для окраски мостов, питательных резервуаров, водонапорных башен, различного специального оборудования и т. д. Уникальная термостойкость Как известно, под термином «термостойкость лакокрасочного покрытия» подразумевается способность покрытия сохранять свои защитные и физико-механические свойства после воздействия высоких температур. Эти свойства покрытия определяются химической природой и строением полимеров, используемых в качестве пленкообразующих веществ, видом пигментов и наполнителей, входящих в лакокрасочную композицию и оказывающих существенное влияние на свойства покрытий, а так же технологией нанесения покрытия и качеством предварительной подготовки поверхности. Синтетические кислородосодержащие кремнийорганические полимеры — полиорганосилоксаны — отличаются высокой прочностью и с трудом разрушаются. Основной структурной единицей цепи этих полимеров является органосилоксановая группа, состоящая из атомов кремния, кислорода и органических радикалов, связанных с атомами кремния. Высокая термическая стойкость полиорганосилоксанов обусловлена большой энергией связи между атомами кремния и кислорода, достигающей 370 кДж/моль (89 ккал/моль), в то время как энергия связи между атомами углерода в макромолекулах обычных полимеров составляет 245 кДж/моль (59 ккал/моль). Это значит, что для разрушения макромолекулы кремнийорганического полимера требуется значительно больше тепловой энергии, чем для разрушения других полимеров. Кремнийорганические лакокрасочные покрытия обладают свойствами высокой термостойкости и в этом отношении они являются уникальными материалами. Для сравнения: наиболее часто используемые на практике лакокрасочные покрытия имеют следующую термостойкость (°С):

Тип лакокрасочного покрытия

полиуретановые

полиакрилатные

алкидные

эпоксидные

фторсодержащие

термостойкость (°С)

140

180

230

250

290

Максимальные температуры, которые выдерживают различные кремнийорганические эмали:

Наименование эмали

Количество слоев покрытия

Толщина , мкм

Предельная температура, °С

КО-81

2

25

230

КО-88

2–3

30

500

КО-811

2–3

30

400

КО-818

2–3

40

600

КО-822

2–3

30

300

КО-828

1

30

400

КО-834

2–3

30

300

КО-856

2–3

45–55

500–600

КО-8101

2–3

45–55

500–600

Пигментирование
Пигменты различаются по величине и форме частиц, смачиваемости пленкообразующих*, химической реакционной способности, воздействию на скорость высыхания покрытия. Иными словами, влияние пигментов на свойства покрытий весьма существенно.
Выбор пигментов для кремнийорганических эмалей зависит от предполагаемой температуры эксплуатации изделий. Для интервала температур 250-300°С в качестве пигментов могут использоваться газовая сажа, графит, двуокись титана, титанат хрома, хромат цинка, а также окиси кобальта, хрома, магния, железа, алюминия, цинка, кадмия, меди и другие окиси металлов и их соли. Из органических пигментов рекомендуется применение зеленого фталоцианина и красного толуидина. При температурах эксплуатации 300–400°С применяются в основном вышеуказанные окислы металлов. Более термостойкие покрытия получаются при использовании таких металлических пигментов, как алюминиевая пудра и цинковая пыль.
Наиболее широко используется алюминиевая пудра, способствующая образованию пленок, термически стойких при 500–600°С. В этом случае происходит дополнительное химическое структурирование покрытия за счет взаимодействия гидроксильных групп полиорганосилоксанов с металлическим алюминием с образованием соединений полиорганоалюмосилоксанов. Кроме того, алюминиевая пудра состоит из частиц особой чешуйчатой формы. Укрывистость ее очень высока, что объясняется способностью частиц располагаться в верхнем слое пленки. Отражая световое, а также УФ- и ИК-излучение, алюминиевая пудра предупреждает старение пленок, поэтому такие покрытия претерпевают минимальные изменения внешнего вида при нагревании. Одновременно покрытия с использованием алюминиевой пудры улучшают распределение тепла в металлических конструкциях, препятствуя местным перегревам и окислению сварных швов.
Цветные термостойкие пигменты на основе окислов металлов выдерживают достаточно длительный нагрев при 500 °С практически без разложения и изменения цвета. Особенно термостойкие цветные покрытия образуют эмали, полученные комбинированием полиорганосилоксановых смол, керамических фритт и пигментов. Такие покрытия в течение продолжительного времени выдерживают воздействие температур до 500–600°С, а кратковременно — до 700–800°С.

Подготовка поверхности
Эксплуатационные свойства кремнийорганических покрытий во многом определяются качеством подготовки поверхности перед окраской. Этот этап особенно важен при создании термо и коррозионно-стойких покрытий, поскольку наличие жировых загрязнений снижает смачиваемость поверхности лакокрасочным материалом, в результате адгезия покрытия с поверхностью снижается. Под покрытием могут образовываться гигроскопические вещества, которые способствуют созданию условий для осмотического перемещения влаги из окружающей атмосферы через слой покрытия, в результате защитные свойства такого покрытия ухудшаются. Если на металлических конструкциях имеются, к тому же, остатки ржавчины, то под пленкой покрытия начинают активно протекать коррозионные процессы. Следы окалины тоже значительно снижают свойства покрытий, т. к. в присутствии влаги окалина способствует локализации процесса электрохимической коррозии (по отношению к стали она является катодом). С другой стороны, на гладкой поверхности защитные покрытия при нагреве разрушаются быстрее, чем на шероховатой.
Кроме того, термостойкость, физико-механические свойства защитных кремнийорганических эмалей зависят от вида металла, подвергающегося окраске. Термостойкие покрытия применяют в основном на стальных и титановых подложках, способных выдерживать высокие температуры.
Способы подготовки поверхности к окраске по методу воздействия можно условно разделить на механические и химические. Это струйная очистка с использованием различных абразивов, очистка механизированным инструментом, ручная очистка, обезжиривание разнообразными органическими растворителями и щелочами, травление, пассивирование, химическое оксидирование, хроматирование и фосфатирование и т.д.

Можно выделить следующие закономерности в подготовке некоторых поверхностей для нанесения лакокрасочных покрытий.
Для улучшения защитных свойств кремнийорганических покрытий, нанесенных на углеродистые и малолегированные стали, работающие при температуре до 400 °С, рекомендуется фосфатировать поверхность металла. Режим фосфатирования выбирается исходя из целевого назначения деталей.
Для придания максимальной коррозионной стойкости используют толстые покрытия фосфата железа и марганца.

К сожалению, при повышении температуры фосфатный слой разрушается, поэтому для температурного интервала 400–500 °С малолегированные стали рекомендуется металлизировать алюминием. Металлизационные покрытия из алюминия являются анодными по отношению к поверхности стали и защищают ее электрохимически.
Для легированных сталей наиболее подходящим вариантом является подготовка поверхности сухой струйной очисткой с кварцевым песком, обдув корундовым песком или травление с последующей пассивацией.

Поверхность металла очищают, покрывают ее сначала каким-либо химически активным подслоем, после чего уже наносят кремнийорганическую эмаль. Такой подход гарантирует сохранение всех прочностных и защитных свойств покрытия, его термостойкости и устойчивости к перепаду температур при одновременном улучшении адгезионных свойств, что объясняется химическим взаимодействием макромолекул кремнийорганического покрытия с поверхностным веществом на металле, образующимся в результате реакции, протекающей между металлом и подслоем. Этот способ подготовки поверхности рекомендуется применять при окраске крупногабаритных или тонкостенных изделий, когда использование других способов очистки поверхности затруднено.

Для обработки прокорродировавших металлических поверхностей часто применяют ингибиторы коррозии (их можно использовать без предварительного удаления продуктов коррозии, имеющих толщину до 100 мкм). При этом стабилизация ржавчины осуществляется за счет процессов перевода различных окислов и гидроокисей железа в гематит Fe2O3 и магнетит Fe2O4. Химическая обработка ржавчины состоит в превращении гидратированных окислов железа ржавчины в прочно сцепленные с поверхностью металла соли.

Технология нанесения покрытия
Кремнийорганические лаки и краски можно наносить любым методом окрасочной техники. Однако наиболее популярным остается метод пневматического распыления, но его недостатком является большой расход лакокрасочного материала вследствие значительного количества перераспыла и выделения большого количества паров растворителей.
Метод окраски кистью сопряжен с наименьшей потерей ЛКМ, однако этим способом невозможно наносить быстросохнущие или плохо растушевывающиеся эмали. Главным же недостатком этого метода является невозможность регулирования толщины покрытия. А как известно, толщина покрытия влияет на такие его физико-химические характеристики, как адгезия, термо- и атмосферостойкость, защитные свойства, долговечность и т. п.
Таким образом, учитывая слабые адгезионные свойства кремнийорганических полимеров и лакокрасочных материалов на их основе, крайне важным является обеспечение для кремнийорганических покрытий оптимальной толщины пленки. Обычно она не должна превышать 40–50 мкм. (В некоторых случаях, например, для эмали КО-818, допускается повышение толщины до 60 мкм.) При большей толщине покрытие будет растрескиваться или отслаиваться от подложки.
Именно по этой причине кремнийорганические покрытия очень часто наносятся без грунтовок: ведь необходимо строго регламентировать толщину защитной пленки для обеспечения работоспособности при высоких температурах. Однако, в последнее время для повышения защитных свойств покрытий, как это принято в защитных лакокрасочных системах, кремнийорганические покрытия сочетают с термостойкими грунтовками: например, типа ВГ-6 — в сочетании с эмалями КО-88, КО-814, КО-822, КО-84; типа КО-052 — в сочетании с эмалями КО-811, КО-811К, КО-88, КО-818 и т. д.
Немаловажным этапом технологического процесса окраски является сушка покрытия. Сушку кремнийоргнических покрытий обычно производят в сушильных печах при нагреве до температуры 150–200°С. При интенсивной обдувке окрашенной поверхности изделия процесс высыхания ускоряется (однако надо иметь ввиду, что при этом снижается эластичность образующегося покрытия). Инфракрасные нагреватели позволяют в значительной степени интенсифицировать этот процесс, поскольку они нагревают металлическую подложку, и прогрев пленки происходит изнутри.
Для сушки изделий сложной конфигурации с экранированными участками поверхности рекомендуется терморадиационный метод сушки с принудительной циркуляцией воздуха.


Эксплуатационные свойства покрытия

В отличие от традиционно используемых, образующих сплошную газонепроницаемую пленку, ЛКМ на основе кремнийорганических связующих как раз и образуют столь необходимую пористую, но одновременно водоотталкивающую (гидрофобную) поверхность (часто такие материалы именуются как силиконовые, силоксановые или КО).
Еще в 1970 г. Министерство строительства СССР выпустило обзорную брошюру (ЦБТИ) - "Применение кремнийорганических соединений в строительстве". Брошюра довольно подробно рассматривает конкретный опыт и дает рекомендации по применению кремнийорганических эмалей, шпаклевок, гидрофобизирующих жидкостей и т.д. Так, например, ускоренные испытания в везерометре эмали КО-174 (основа - лак КО-85), проведенные НИИМосстроя на бетонных и асбоцементных материалах, определили долговечность эмали в 30 лет.
При рассмотрении некоторых публикаций профессионального справочника "Лакокрасочные материалы 2000" (Приложение к еженедельнику "Снабженец") выясняется, что атмосферостойкая КО-174 пользуется большой популярностью у строителей и по сей день. Многие здания и сооружения Москвы имеют покрытия именно этой эмалью: объекты Олимпийской деревни, дома на Кутузовском проспекте, бетонные конструкции Московской кольцевой дороги, Богоявленский Кафедральный собор... В ряде случаев производитель определяет долговечность срока эксплуатации таких покрытий не менее 20 лет.
Однокомпонентные эмали КО-8104, КО-8101 в зависимости от применяемых пигментов выдерживают температуры от -60°С до +400°С и +600°С соответственно.
НИИ Мосстрой проводил испытания КО-8101 в камере соляного тумана, на термостойкость, адгезию непосредственно к металлу без грунтового подслоя, а также проверку гидроизолирующих свойств покрытия по бетону. По полученным результатам отмечено, что покрытие может применяться в качестве наружного слоя паропроводов отопления для защиты дымовых труб и в качестве гидроизолирующего слоя по бетону.
Прогнозируемый срок защитного действия покрытия не менее 15 лет.
Эти эмали уже применяются для окраски систем выхлопа на АвтоВАЗе, УАЗе, БелавтоМАЗе, используются на объектах "Мосэнерго".
ЦНИИ МФ (Санкт-Петербург) также отмечает преимущество КО-8101 перед используемой в настоящее время эмалью КО-813 и рекомендует к применению на морских судах в качестве покрытий поверхностей, нагревающихся до +600°С.
Газоходы, поверхности паровых и газовых турбин, оборудование химических, коксохимических производств, окраска радиаторов и т.д. – вот далеко не полный перечень возможного применения термостойких эмалей КО.
Сочетание столь высоких эксплуатационных свойств с большой долговечностью, как в строительстве, так и машиностроительном комплексе, относит кремнийорганику к далеко не дешевой продукции, поставляемой на наш рынок иностранными фирмами, а они-то знают, за что покупатель должен платить больше. Надо отметить, хотя и отечественные кремнийорганические эмали стоят дороже масляных красок, но, во-первых, они все же гораздо дешевле зарубежных аналогов, а во-вторых, все меньше находится желающих красить фасады своих строений или оборудования каждые 2-3 года.
Применение кремнийорганических эмалей дает значительный технико-экономических эффект за счет увеличения межремонтного срока эксплуатации.
Ассортимент кремнийорганических лакокрасочных покрытий постоянно расширяется. Оптимальный выбор применяемого покрытия возможен лишь при комплексном подходе к рассмотрению таких параметров эмалей на основе этих полимеров, как их физико-механические свойства (включая реологические и седиментационные показатели), химическая реакционноспособность входящих в рецептуру эмалей всех компонентов и при глубоком понимании и учете всех физико-химических и механических явлений, происходящих в пленкообразующей основе как в изолированном состоянии, так и в процессе эксплуатации покрытия

 
Все материалы сайта, логотипы и оформление являются собственностью ООО "ЛКМ-Лайн".
Использование материалов или их фрагментов допускается только
по письменному разрешению ООО "ЛКМ-Лайн"
ООО "ЛКМ-Лайн" 2000-2010

Яндекс цитирования Rambler's Top100