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

5.Пигменты, красители, наполнители

Пи г м е и т ы представляют собой тонкодисперсные окрашенные порошки, нерастворимые или слабо растворимые в воде и пленкообра­ зующих. Существует много классификаций пигментов. Так, по проис­

хождению их делят на природные и синтетические; по цвету — на ахроматические (белые, серые, черные) и хроматические (все цветные).

Наиболее широкое применение в лакокрасочной промышленности нашли неорганические пигменты, ассортимент которых чрезвычайно разнообразен.

Введение пигментов производят не только для придания лакокра­ сочному покрытию определенного цвета, а также для сообщения ему повышенных прочности, термостойкости и водонепроницаемости. Пиг­ менты обусловливают хорошую укрывистость красок, т. е. способность закрашивать поверхность, покрытую другим контрастным цветом, например шахматную доску. Применение пигментов, обладающих антикоррозионными свойствами, позволяет, кроме того, повысить защитные свойства покрытий.

Правильная объемная концентрация пигмента в пленкообразу­ ющем (ОКП) — важнейшее условие высокого качества лакокрасочных покрытий.

Пигменты обеспечивают декоративный, эстетический вид и сани­ тарно-гигиеническое состояние окрашенного вагона. В ряде случаев пигменты служат в покрытии как сигнальное средство (тормозное обо­ рудование, светофоры, трубопроводы, баллоны с газами), а некоторые из них (флуоресцентные, катафоты) способствуют автоматизации процесса регистрации номеров грузовых вагонов и улучшают их видимость.

Неорганические пигменты могут быть природными (минеральны­ ми) и искусственными.

Из руд Криворожского месторождения получают железный сурик и мумию, Журавского — охру, Кусинского — ильменитовые концент­ раты для производства двуокиси титана и др.

Искусственные пигменты представляют собой соли хромовой и серной кислот (свинцовый, цинковый кроны), окись цинка (цинковые белила), двуокись титана (титановые белила) и т. д.

При значительной величине частиц пигментов и наполнителей не­ которые из них превышают толщину красочной пленки и выступают из нее, создавая шероховатую поверхность, на которую больше всего оседают разные загрязнения, создающие очаги коррозионных по­ вреждений. Выступающие пики частиц пигментов под воздействием ветра, дождя, а при движении поезда — песка, мелкого гравия, раку­ шечника и других компонентов верхнего строения пути — легко от­ рываются от пленки, образуя в ней кратеры — очаги коррозионных повреждений.

Большая светлота (яркость) белых лакокрасочных покрытий по­ лучается при наличии многочисленных поверхностей раздела пиг­ мент — связующее, из которых каждая возвращает некоторое коли­

105

чество света к поверхности краски. Поэтому количество отраженного света увеличивается с уменьшением диаметра частицы.

Столь большое значение величины зерен — дисперсности — пиг­ ментов должно быть учтено при переработке их в краскозаготовитель­ ных отделениях вагоноремонтных заводов и депо и при подборе красок для вагонов.

Возможность сухого измельчения природных пигментов с полу­ чением продуктов измельчения, содержащих до 90—95% частиц круп­ ностью 5— 10 мк, достигается лишь на струйных мельницах, в которых предварительно измельченные"пигменты, попадая в струю газа (возду­ ха, перегретого пара, инертного газа), вытекающую из сопла со ско­

в струйной мельнице частицы проходят путь, равный 1800— 14000 м. При этом размер зерен достигает: для двуокиси титана — 1 мк; для железного сурика — 2—3 мк; для талька — 2 мк; для тяжелого шпа­ та — 3— 4 мк.

Влияние формы частиц на качество покрытия проявляется, напри­ мер, при применении кристаллов окиси цинка игольчатой формы, острия которых представляют собой участки с большой поверхностной активностью. Располагаясь на поверхности, они ослабляют и умень­ шают поверхностное натяжение, в результате чего в покрытии обра­ зуются микротрещины, а в некоторых случаях макротрещины, что снижает долговечность покрытия. Поэтому атмосферостойкость красок с цинковыми белилами меньше, чем с пигментами, частицы которых имеют благоприятную форму (рис. 36).

Другой пример влияния формы частиц мы наблюдаем в двуокиси титана. Из практики известен такой случай. Два изотермических ваго-

Рис. 36

Рис. 36. Атмосферостойкость масляных красок пигментированных:

1 — алюминиевой пудрой; 2 — железным суриком; 3 — цинковыми белилами; 4 — свин­ цовым кроыом

Рис. 37. Кристаллическая форма двуокиси титана

106

с двуокисью титана рутильной формы (рис. 37, б). Через год, когда оба вагона пробежали в разных

направлениях нашей страны по нескольку тысяч километров, вагон, окрашенный эмалью с двуокисью титана анатазной формы, пришлось перекрасить, а другой вагон еще долго был в эксплуатации, сохра­ няя свой хороший вид.

Цвет является важнейшим свойством пигментов. Некоторые пиг­ менты вводятся для придания покрытию декоративного цвета. Но часто цвет пигмента и соответственно покрытия способствуют сохранности скоропортящихся грузов, перевозимых в рефрижераторных вагонах. От белого цвета солнечные лучи, попадающие на вагон, отражаются в количестве более 80%, уменьшая нагрев металлического кузова ва­ гона. Пигменты зеленого цвета более атмосферостойки, чем голубого, синего, красного цветов на том же связующем (рис. 38).

Химическая стойкость пигментов имеет существенное значение для наружных покрытий цистерн, а также вагонов, подвергающихся действию атмосферы, загрязненной газами, при следовании- в при­ морских районах и вблизи химических предприятий. При окраске аккумуляторных, водоумягчительных станций химическая стойкость пигментов должна обеспечить защиту от воздействия кислот, щело­ чей, а в изотермических вагонах от воздействия солей и дезинфицирую­ щих составов. Нейтральность пигментов и наполнителей существенна при совмещении с различными связующими. Такие основные пиг­ менты, как цинковые белила, свинцовые белила и сурик, несов­ местимы с -нитроцеллюлозными, полиуретановыми и другими свя­ зующими.

Пигменты, красители и наполнители отличаются различной плот­ ностью (удельным весом). Наиболее «тяжелые» пигменты— свинцовый, сурик (8,6—9,4), свинцовые кроны (5,9—6,7), цинковые белила (5,5), железный сурик (3,4—4,5) — могут оседать на дно тары при длитель­

107

ном хранении лакокрасочных материалов. Более легкие ■— лазурь (1,97—2,0), сажа (1,6—2,0) и органические красители (1,02— 1,3) — могут всплывать на поверхность. Для стабилизации пигментов в свя­ зующем применяют аэросил — мелкодисперсный искусственный диатомитовый кремнезем. Он служит также для придания тиксотропности1 лакокрасочным материалам.

Маслоемкость, т. е. количество масла, расходуемого для получе­ ния из сухих пигментов густотертых или готовых к употреблению красок, наименьшая у более плотных пигментов, что дает возможность повышать концентрацию этих пигментов в связующем, в то время как .большая маслоемкость сажи, лазури не позволяет вводить их в большом количестве в краски и эмали, так как это может вызвать оседание («сгруживанпе») пигмента.

Хорошая укрывистость обеспечивает снижение расхода материала для окраски одной и той же площади по сравнению с краской, обла­ дающей плохой укрывистостыо.

При получении смесей красок (разбелов) экономятся пигменты, обладающие большой интенсивностью; например, добавлением 5% железной лазури к белилам получают голубую краску, в то время как 5% белил практически не изменят цвет лазури. Лазурь, а также уль­ трамарин, сажа обладают большой, а белила, охра и другие пигменты малой интенсивностью.

Новым направлением в производстве противокоррозионных пигмен­ тов является нанесение оболочки из активного (противокоррозионного) пигмента на инертное, не обладающее этим действием ядро. К таким пигментам относится основной силико-хромат свинца, представляющий собой инертное ядро силиката свинца и активную противокоррозион­

стратами. Они представляют собой бесцветные неорганические мелко­ дисперсные соединения (например, гидроокись алюминия, бланфикс и др.). Субстраты повышают водостойкость и способствуют уменьше­ нию растворимости красителей.

Из органических красителей в вагонном хозяйстве применяются пигмент алый — для искусственной киновари, пигмент бордо — для эмалей вишневого цвета (ПФ-115, ПФ-133, ПФ-230), а также для спир­ товых и нитролаков, монастраль синий и пигмент желтый светопроч­ ный для эмалей ПФ-115, ПФ-133, ПФ-230 для пассажирских вагонов.

Все органические пигменты имеют хорошую укрывистость и боль­ шую интенсивность цвета. Так, укрывистость моиастрали синей доходит до 4—8 г!мг, а интенсивность в 2—3 раза больше, чем у железной лазу­ ри. Эти органические красители светостойки, атмосферостойки, стойки

кдействию щелочей и ряда других реагентов.

1Тиксотропность — способность лакокрасочных покрытий, нанесенных толстым слоем, не стекать с вертикальной поверхности и достигать необходимой толщины покрытия меньшим числом слоев.

108