Файл: Цуркан И.Г. Смазочные и защитные материалы учебник.pdf

упаковку пигментов, в пленке недостаточной толщины через зазоры между частицами пигментов могут легко проникать влага, пары воды, газы и т. п. При нанесении полимолекулярного слоя путь для этих вредных веществ значительно удлиняется и доступ к поверхности за­ трудняется. Обычно толщина одного слоя грунтовки должна быть в пределах 15—20 мк.

Слой грунтовки для металла должен быть средним (не жирным и не тощим). Для дерева слой грунтовки должен быть более жирным, так как часть связующего диффундирует в поры дерева, обеспечивая адгезию грунтовки к дереву, и на поверхности должна остаться пленка грунтовки оптимальной жирности.

Поскольку абсолютно газо-паро-влагонепроницаемых лакокрасоч­ ных, в том числе грунтовочных, покрытий нет, имеет существенное значение степень проницаемости и набухаемости пленок (рис. 31 и 32). Проникшая под пленку влага вследствие осмотического давления (до­ стигающего нескольких десятков атмосфер) отрывает пленку от по­ верхности и образует пузыри и вспучивания. Этот процесс ускоряется во много раз при проникновении через пленку агрессивных ионов Cl- , SO?- , а также газов S 0 2, HCl, H 2S, С 02, которые, растворяясь в воде, образуют водные растворы соответствующих кислот, разру­ шающих лакокрасочные покрытия.

Лакокрасочные пленки по своему составу неоднородны и являются избирательно проницаемыми для разных ионов. Так, свинцовый сурик придает лакокрасочной пленке положительный заряд, благодаря чему такая пленка пропускает через себя главным образом анионы. Пленки, заряженные отрицательно, пропускают катионы. Заряд плен­ ки и соответственно проницаемость ее для разных ионов зависят от вида применяемого пигмента.

Линейные полимеры, применяемые как связующее вещество, плот­ но прилегают друг к другу и затрудняют доступ паров воды или газов

91

через пленку. Этим и обусловлена паронепроницаемость перхлорвиниловых покрытий. Однако они, как указывалось выше, нз-за неполяр­ ности II плохой адгезии недостаточно стойки как грунтовки. Еще боль­ шей плотностью обладают трехмерные молекулы сетчатой структуры (эпоксидные, полиуретановые, алкидные горячей сушки и др.).

Большинство из входящих в состав грунтовок пигментов, кроме окрашивающего (кроющего) действия, обладает противокоррозион­ ными свойствами (предохранительные пигменты). Механизм противо­ коррозионной защиты пигментами заключается в образовании пас­ сивирующей пленки или в протекторном действии.

Пассивирующими пигментами являются (в порядке уменьшения эффективности): свинцовый сурик, окись свинца, К-Ва-хромат, циана­ мид свинца, свинцовые белила, свинцовый крон оранжевый, снликохромат свинца, фосфат хрома. Действие, например, свинцового сурика заключается в том, что, обладая свойствами основания, он тормозит развитие электрохимического процесса коррозии за счет образования на поверхности железа гидрата закиси железа, а также нерастворимых свинцовых мыл.

Из пигментов протекторного действия можно назвать в порядке убывания активности следующие: тетраокснхромат цинка, цинковый крон, цинковая пыль, цинковые белила, алюминиевая пудра. Протек­ торное действие хроматных пигментов (цинкового крона и др.) про­ является в процессе частичного выщелачивания из них соединений шестивалентного хрома, которые, являясь сильными окислителями, окисляют поверхность металла с образованием пассивирующей за­ щитной пленки.

Нейтральными пигментами, не оказывающими значительного влия­ ния на коррозионный процесс, являются хроматы свинца (крои свин­ цовый желтый, крон свинцовый лимонный), двуокись титана (титано­ вые белила), железный сурик, барит (тяжелый шпат), литопон, крем­ незем, тальк, слюда.

Некоторые пигменты ускоряют коррозионный процесс, начавший­ ся на поверхности металла (охра, сажа, графит), и поэтому применяют­ ся в основном для неметаллических поверхностей.

Важным показателем качества грунтовок является достаточный коэффициент их линейного расширения, который должен обеспечить при резких изменениях температуры равномерное удлинение и сжатие пленки грунтовки одновременно с металлической поверхностью.

Существенным является также благоприятное сочетание грунтовки с последующими слоями покрытия. Выбор системы покрытий должен быть осуществлен таким образом, чтобы сообщить им полную совмещаемость. Нельзя наносить тощие слои краски, эмали по более жир­ ным грунтам или наносить масляные краски или другие материалы, содержащие малоактивные растворители, по полимерным грунтам. Оптимальное сочетание грунтов с верхними слоями покрытия зависит также от условий эксплуатации.

В качестве грунтовок хорошо себя зарекомендовали свинцовый сурик на льняной натуральной олифе, фенолформальдегидные грун­ товки ФЛ-03к, ФЛ-013, ФЛ-ОЗкк (для цветных металлов ФЛ-03ж),

92

эпоксидная гр.унт-шпатлевка ЭП-00-10, полиуретановая УР-012, а также нинкхроматные грунтовки.

Кроме этих основных кроющих грунтовок, существуют некоторые виды специальных грунтовок — фосфатирующих, протекторных (на базе металлических порошков) и др.

Фосфатирующие грунты (ВЛ-02, ВЛ-08, ВЛ-023) могут наноситься почти по всем металлам (чугун, сталь,- нержавеющая сталь, алюминий и его сплавы, цинк, магний и др.), а также на неметаллические мате­ риалы (пластмассы, бакелизованная фанера, дерево и др.). Ко всем указанным материалам грунты хорошо прилипают и могут благодаря этому служить подслоем для последующего нанесения других ла­ кокрасочных материалов, создавая таким образом, монолитное по­ крытие.

Механизм защитного действия фосфатирующих грунтов аналоги­ чен процессу фосфатирования.

Фосфатирующие грунты, однако, не .могут служить в качестве са­ мостоятельных защитных покрытий. Обладая недостаточной водо- и атмосферостойкостью, эти грунты обеспечивают защиту металла от атмосферной коррозии на непродолжительное время. Основное назна­ чение фосфатирующих грунтовок — повысить адгезию кроющих грун­ товок.

Механизм защитного действия цинксодержащих протекторных грунтовок, нанесенных на сталь, носит в основном электрохимический характер и заключается в том, что цинк, являясь электроотрицатель­ ным по отношению к стали, защищает ее от коррозии.

Необходимыми условиями эффективного протекторного действия данных покрытий являются наличие непосредственного контакта меж­ ду частицами цинка и сталью и отсутствие сплошных сольватных обо­ лочек связующего вокруг цинка, что обеспечивается высокой кон­ центрацией цинка в пленке (90—95%).

Протекторные грунтовки высыхают на воздухе за 4 ч.

Наряду с протекторными грунтовками на одном только цинке разработаны так называемые биметаллические и комбинированные про­ текторные грунтовки. Наряду с цинком в них входит алюминиевая пудра (15%). Эти грунтовки особенно эффективно защищают от атмос­ ферной коррозии в слабоагрессивных средах (льдозагрузочные люки изотермических вагонов).

Для защиты от коррозии в атмосфере, содержащей сернистый газ, или в растворах, содержащих сульфатные ионы, применяют комбини­ рованные грунтовки, в которых наряду с цинковой пылью содержится свинцовый сурик или свинцовый глет.

В вагонном хозяйстве применяется протекторная грунтовка ПС-084-, биметаллическая ЭП-057 и комбинированная ЭП-060. Эти грунтов­ ки рекомендуется наносить в два слоя толщиной 80— 100 мк и перек­ рывать эмалью.

Повышение противокоррозионной стойкости кроющих грунтовок из железного сурика на олифе, алкидно-стирольных и других дости­ гается добавлением к ним хромово-кислого гуанидина (ингибирован­ ные грунтовки).

93

окраску пассажирских вагонов толщина слоя шпатлевки, наноси­

поверхностные слои краски и эмали. На покрытиях со шпатлевками могут появиться повреждения в виде трещин, которые, однако, рас­ пространяются очень медленно, если слой шпатлевки подвергнуть

4. Покровные слои

Покровные слои (красочные пленки и эмали) лакокрасочного покрытия первыми воспринимают воздействие атмосферных факто­ ров: световое излучение, тепловое воздействие, осадки, ветры, моро­ зы, перепады температур, а также абразивное воздействие песка, пыли и других составных частей верхнего строения пути. Поэтому роль покровных слоев покрытия отличается от роли грунтовок и шпатлевок.

94

Лакокрасочные пленки способны стареть, т. е. .постепенно разру­ шаться под влиянием окружающей среды. При старении пленкообразователей в покрытиях происходят физические и химические процессы, приводящие в основном к деструкции содержащихся в них молекул полимеров. Различают окислительную деструкцию (под действием кислорода воздуха), гидролитическую (под действием воды) и термофотохимическую (под действием тепла и света).

Процессы деструкции сопровождаются разрывом валентных связей макромолекул, их распадом с образованием коротких цепей. Измель­ чение молекул сопровождается изменением свойств покровных пле­ нок— снижением вязкости, температуры плавления, механической прочности, эластичности и увеличением растворимости.

Пленки различной природы неодинаково реагируют на внешнее воздействие. Наличие активных атомных групп, например двойных связей, способствует интенсификации окислительной деструк­ ции; присутствие сложиоэфирных групп — гидролитической дес­ трукции.

Наиболее существенные изменения протекают в покрытиях на ос­ нове масляных, алкидных и других конденсационных смол. Твердость этих материалов в ряде случаев повышается с 0,20—0,30 до величин порядка 0,55—0,60, а эмали МЛ-12 — до 0,80 (твердость стекла при­ нята за 1). Твердость пленок на полпмеризационных смолах, которая вначале в ряде случаев выше твердости пленок на основе конденса­ ционных смол, изменяется значительно медленнее и достигает тех же величин.

, Повышение твердости пленок может происходить за счет проте­ кающих в этих пленках процессов полимеризации или улетучивания пластификаторов. В помещении пленки сохраняют свои свойства. Повышение твердости при сохранении эластичности положительно влияет на стойкость к удару и абразивному воздействию песка и др.

Изменение цвета покровного слоя протекает как вследствие вы­ цветания самих пигментов, так и в результате протекающих в пленках процессов химической деструкции, что приводит к образованию пере­ кисей низкомолекулярных кислот, а в перхлорвиниловых покрыти­ ях — хлора, которые при взаимодействии с пигментами изменяют цвет последних.

Непигментированные покрытия менее стойки к атмосферным воз­ действиям, чем пигментированные. Пигменты способны поглощать или отражать ультрафиолетовые лучи и, таким образом, защищать связую­ щее от разрушающего действия. Поэтому пигментированные пленки, как правило, более светостойки. Однако некоторые пигменты, напри­ мер двуокись титана (особенно анатазной структуры) и окись цинка, обладающие большой фотохимической активностью, ускоряют старе­ ние пленок.

Энергия квантов света, поглощенная частицами пигментов, служит причиной ускоренного окисления пленкообразующего, адсорбирован­ ного на поверхности пигментных частиц. Образуемые при этом пере­ киси способствуют разрушению пленкообразующего. Первым при­ знаком старения пленок в этом случае является «меление».

95