О пигментах, колеровании и изменении цвета фасадных красок

18 июня 2009 года в Минске прошел II международный отраслевой форум «Современные лакокрасочные материалы в Республике Беларусь: новые материалы – потребителю, архитектору, торговле». Ниже даны выдержки из материалов, которые предоставил организаторам форума Сергей БЕГУНОВ, технический консультант компании CPS Color, Финляндия. Они посвящены требованиям к пигментам для фасадных красок, их колерованию и незапланированным изменениям цвета фасадов или красок при колеровании.

Требования к пигментам для фасадных красок

При выборе пигментов необходимо учитывать требования к стойкости красящей системы в целом, касающиеся всех компонентов, включая пигменты, а также требования к пигментным и колеровочным системам, определяемые самой красящей системой.

Требования к долговечности покрытия в большой степени зависят от того, какое перекрашивание необходимо осуществить: легкое и дешевое или трудное и дорогое. Требования ко всей системе и к пигментам должны быть сбалансированы. Нет смысла колеровать краски низкого качества дорогими высококачественными пигментами, так как даже пигменты с отличной стойкостью не смогут обеспечить заметного увеличения срока службы связующего. С другой стороны, колерование высококачественной краски пигментом плохого качества не даст никакого улучшения.

Требования к стойкости пигментов не зависят от того, достигнут цвет краски за счет введения пигментов при помоле или колеровании. Когда покрытие должно служить длительное время, как в случае фасадных красок, часто наилучшими являются неорганические пигменты. Если промежуток между перекрашиваниями более короткий, можно использовать высококачественные органические пигменты. Пигменты, контактирующие со щелочной поверхностью или связующим, таким как цемент, известь или силикат, должны обладать превосходной стойкостью к щелочам. Лучше всего удовлетворяют этим требованиям неорганические пигменты. Некоторые органические пигменты в этом смысле оказались непригодными.

Краска сама по себе устанавливает требования к цветам, особенно при колеровании. Связующее может накладывать некоторые ограничения, если используют щелочные связующие. Если рассматривать пигментирование, то важнейшей характеристикой краски является объемная концентрация пигмента – ОКП. Взаимосвязь между высокой величиной ОКП и типом пигментов можно объяснить, рассмотрев процесс образования пленки пигментами и связующими. Связующее должно сцепиться с поверхностью пигмента. Чем больше площадь этой поверхности, тем больше связующего необходимо для сцепления. Вместе с тем, чем меньше размер частиц пигмента, тем больше площадь поверхности. Очевидно, на использование красок с высокой ОКП накладываются ограничения. В таких красках количество связующего невелико и, значит, способность связывать пигменты в пленку также слаба.

Неорганические пигменты для фасадных красок

Наиболее строгим требованиям, касающимся стойкости и морфологии, полностью соответствуют только неорганические пигменты, имеющие стабильную структуру и частицы большого размера. Ниже дается характеристика пигментов, отобранных для колеровочных систем компании CPS Color. Для сравнения упоминаются также некоторые не выбранные, не пригодные или не являющиеся предпочтительными материалами для этих систем пигменты. Все пигменты, отобранные компанией для колерования фасадных красок, являются только неорганическими пигментами.

Красный и желтый оксиды железа – PR 101 и PY 42 используются во всех наборах колеровочных систем, предназначенных для фасадных красок. Стойкость и экономичность этих пигментов хорошо известны. Их недостаток заключается в том, что набор цветов, который они могут обеспечить, покрывает только очень ограниченные участки красной и желтой областей спектра. Но, вместе с тем, эти цвета очень популярны для традиционных фасадных красок.

Диоксид титана – PW 6 используется в колеровочных системах для получения всех промежуточных уровней яркости между различными базовыми красками. Этот пигмент используется только в цветовых рецептурах для непигментированных или среднепигментированных базовых красок, но не для белой. Колоранты с диоксидом титана не являются необходимыми, если нежелательны насыщенные цвета.

Оксид черный – PBk 11 используется в системах для колерования фасадных красок вместо сажи – PBk 6. Причиной этого является маленький размер частиц сажи. С другой стороны, черный оксид железа не имеет такой же хорошей цветосилы, как сажа, и поэтому его укрывистость и экономичность хуже, и он не заменяет сажу в других системах.

Ванадат висмута – PY 184 является относительно новым коммерческим продуктом. Он используется в промышленных колеровочных системах в качестве нетоксичной замены свинцовых колорантов. В колеровочных системах для фасадных красок его используют для того, чтобы обеспечить ярко-желтую окраску, которую нельзя воспроизвести с помощью колеровочных систем на основе оксидов железа. Как правило, стойкость систем с ванадатом висмута является хорошей. Однако испытания показали, что он иногда обладает ограниченной пригодностью для окрашивания бетона в светлые цвета и для использования в силикатных красках. Можно сказать, что его пригодность зависит от конечной рецептуры краски и типа окрашиваемой поверхности. Кобальт синий – PB 28 представляет собой комплексный пигмент, входящий в состав шпинельных пигментов. Для колерования фасадных красок его используют в синих колорантах. Он обладает хорошей стойкостью и ярким цветом. Его нельзя использовать самостоятельно для получения насыщенных тонов, так как один он имеет очень плохую укрывистость. Фактором, который ограничивает его применение в других колеровочных системах, является высокая стоимость по сравнению с обычно используемыми пигментами фталевыми синими.

Оксид хрома – PG 17 используется в зеленых колорантах для некоторых колеровочных систем в случае декоративных красок и всех систем для фасадных красок. Он имеет хорошую стойкость и приемлемую экономичность. Получаемый цвет не является таким чистым, как при использовании пигментов фталевых зеленых. Наиболее яркая зеленая окраска, обеспечиваемая неорганическими пигментами, получается при использовании пигментов кобальт синий и ванадат висмута.

Титанаты хрома и никеля/рутил – PBr 24 и PY 53 химически подходят для использования в фасадных красках. Цвет, воспроизводимый титанатом никеля, является очень чистым желтым, но интенсивность окрашивания хуже, чем у ванадатов висмута. Титанат хрома обеспечивает более чистый цвет, чем оксид желтый, но интенсивность окрашивания хуже. По указанным причинам эти пигменты не используются в колорантах.

Ультрамариновые пигменты – PB 29, PV 15 и PR 259 подходят для фасадных красок, так как они обладают хорошей стойкостью к щелочам и их можно использовать для окрашивания известковых и бетонных поверхностей. Они также воспроизводят цвета от синей до фиолетовой областей спектра. Проблема этих пигментов заключается в их плохой стойкости к кислотам, которая становится критичным фактором в условиях промышленной атмосферы. В кислой среде они не только разлагаются, теряя свой цвет, но также выделяют плохо пахнущие соединения серы.

Фото 1. Вся штукатурка потеряла адгезию, возможно, вследствие замерзания воды – 1; абсорбция грязи – 2; краска потеряла адгезию около оконных рам – 3

Примеры высококачественных органических пигментов

Высококачественные органические пигменты можно использовать в красках с низкой ОКП на основе органических связующих.

Высококачественные фталоцианиновые зеленые и синие, такие как PG 7, PG 36, PB 15:3 и PB 15:4, обладают хорошей атмосферостойкостью, светостойкостью, стойкостью к щелочам и подходят для бетонных поверхностей. Их используют в синих и зеленых колорантах во многих колеровочных системах для декоративных красок.

Сажа – PBk 6 имеет стабильную структуру и хорошую атмосферостойкость, светостойкость, стойкость к щелочам и подходит для бетонных поверхностей. Она имеет также приемлемую цену. Ее используют в колеровочных системах для декоративных и промышленных красок.

Антрахиноновый красный – PR 168 обладает хорошей стойкостью и также подходит для бетонных поверхностей. В некоторых колеровочных системах он используется в красном колоранте для наружных декоративных красок.

Колерование фасадных красок

Выбор пигмента для колерования фасадных красок основывается на тех же требованиях, что и в случае пигментов. Адаптация таких красок в системе может вызывать некоторые затруднения из-за их специфического характера. Во многих случаях белизна фасадных красок отличается от белизны других декоративных красок. Поэтому их адаптация в системе может быть затруднена и могут понадобиться ограничения на цвет или точность окрашивания.

Большое содержание наполнителей белого тона вызывает появление некоторых ограничений, если поменять исходный материал нельзя. Белизна, обусловливаемая наполнителями, заметно отличается от белизны, обусловливаемой диоксидом титана, используемого в стандартных базовых красках. Поэтому важно применять неокрашенные наполнители. В случае непигментированных базовых красок без диоксида титана различие между стандартной базовой краской и краской с беловатыми наполнителями становится очевидным. Если замена наполнителей невозможна, то различие в окраске может быть принято, ведь оно, так или иначе, будет оставаться одним и тем же.

Неорганическое связующее с оттенком какого-либо цвета вызывает появление затруднений при адаптации, так как нельзя исключить влияние цвета извести и белого цемента, а также некоторых желтоватых силикатных связующих. Хорошая воспроизводимость окрашивания достигается даже при наличии некоторых отклонений от точности окраски. Если белый цвет связующего, извести или цемента, достаточно сильный, он обусловливает появление ограничений на насыщенность цвета. Если характер белизны зависит от типа связующего, невозможно получить непигментированную или даже среднеокрашенную базовую краску насыщенного цвета.

Фото 2. Стекающая вода частично омыла поверхность, обнажив исходную окраску

Термин «сухая укрывистость» обозначает эффект, обусловливаемый заполнением микропор воздухом. Этот эффект желателен для улучшения укрывистости, но вызывает определенные затруднения при колеровании. Трудность в том, что белизна не является постоянной или контролируемой. Она может сильно различаться в зависимости от партии сырья или способа нанесения краски. Наличие в колорантах поверхностно-активных веществ также может оказывать воздействие на различные цвета. На точность окраски и ее воспроизводимость при колеровании накладываются определенные ограничения, вызывающие необходимость учета более значительных допустимых отклонений.

По сравнению с декоративными красками общего назначения белизна базовых красок в фасадных красках может быть очень низкой. Соответственно, расход колоранта можно снизить без появления проблем с укрывистостью, поскольку толщина пленки покрытий в этом случае может быть заметно больше.

Изменение цвета фасадов или фасадных красок при колеровании

Есть много причин незапланированных изменений цвета фасадов или красок при колеровании. Если краска содержит слишком грубый материал, причина может заключаться в очень большом перерыве между колерованием и перемешиванием или в плохом перемешивании. В этом случае пигменты в колорантах, вероятно, подвергаются воздействию щелочей, в результате чего образуются агломераты или затравливание. Если окраска поверхности неравномерна, то причина, скорее всего, кроется в процессе окрашивания. В случае «настоящих» силикатных красок неравномерное окрашивание может вызываться слишком большим количеством силикатного связующего в смеси. Проблема такого же рода бывает в случае дисперсий силикатов и органических связующих, если грунтование выполнено недостаточно хорошо или не выполнено вообще. Поверхность может абсорбировать связующее неравномерно, вызывая изменение окраски. Обнаружено, что при изменении условий окрашивания силикатными дисперсиями другие неорганические связующие оказывают сильное влияние на цвет. Это влияние обусловливается скорее типом краски, чем типом пигмента. Неравномерность окрашивания также вызывается недостаточным перемешиванием на стройплощадке.

Осветление краски объясняется несколькими причинами. Содержащиеся в поверхности минеральные соли могут быть вынесены водой на поверхность пленки краски и там кристаллизоваться, образуя белый слой. Появление беловатого мутного слоя также вызывается мелением. Это происходит, если связующее распадается и покидает наполнители и пигменты, с которыми оно слабо связано в верхней части пленки. Даже пигмент хорошего качества иногда исчезает с бетонной поверхности по непонятной химической причине. А в промышленной атмосфере дым и частицы абсорбируются на пористых поверхностях, что приводит к потемнению окраски.

Что касается исчезновения окраски, ее причины могут заключаться в краске, процессе окрашивания или пигментах. Слишком раннее окрашивание свежей поверхности может вызывать исчезновение цвета, если используется органическая краска, образующая непроницаемую пленку. Если водяной пар выходит из стены, но не проходит сквозь пленку краски, то он конденсируется между стеной и пленкой. В этом случае адгезии больше нет, и пленка вспучивается, отслаивается и т.д. Если вода замерзает, то потеря адгезии еще более вероятна.

Рано или поздно связь пигментов с окружением может разорваться, и они могут быть смыты с поверхности дождем. Если это случается вскоре после покраски, то причиной бывает неверный пигмент. Это происходит также из-за слишком маленького размера частиц или низкой стойкости к щелочам. Полная смена окраски происходит редко. Наиболее вероятная причина смены – неправильный выбор пигмента. Например, если зеленый цвет получен при сочетании ванадата висмута и фталевого синего, то при исчезновении органического фталевого пигмента цвет становится желтым вместо исходного зеленого. Изменение окраски может быть вызвано также взаимодействием между соединениями серы из кислотного дождя и пигментов на основе оксида железа.

Подготовил Дмитрий ЖУКОВ


Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 26 за 2009 год в рубрике материалы и технологии

©1995-2024 Строительство и недвижимость