Материалов

Лакокрасочные покрытия применяют в качестве защитных и декоративных. Они придают товарам красивый внешний вид, об­легчают уход за ними, защищают их от разрушения, повышают огнестойкость, химическую стойкость и т.д.

Лакокрасочные материалы делят на основные (олифы, лаки, кра­сочные составы) и вспомогательные (грунтовки, шпатлевки и др.).

Основой лакокрасочных составов являются пленкообразующие вещества (пленкообразователи). Кроме того, в них могут входить пигменты, красители, растворители и разбавители, пластифика­торы, сиккативы, отвердители и другие добавки.

Пленкообразующие вещества (масла, смолы, эфиры целлюло­зы) способны образовывать на поверхности твердую блестящую пленку, а также связывать и закреплять частицы других компо­нентов состава, например пигмента в красках. Пленкообразование может происходить вследствие испарения растворителя либо дисперсионной среды (у спиртовых лаков, нитролаков, водоэмуль­сионных красок) или в результате химических превращений, со­провождаемых сшиванием цепных молекул и образованием поли­мера (у полиэфирных и эпоксидных лаков). Превращение жидкого пленкообразователя в твердую пленку происходит под действием отвердителей, тепла, кислорода и других факторов.

Лакокрасочные материалы и покрытия, применяемые в усло­виях, благоприятных для роста и развития плесневых грибов, бак­терий и других микроорганизмов, являясь питательным субстра­том для этих агентов биоповреждений, могут подвергаться мик­робиологическим повреждениям. При эксплуатации в естествен­ных условиях биоповреждение лакокрасочных покрытий в резуль­тате обрастания живыми организмами и агрессивного действия продуктов их жизнедеятельности (ферменты, органические кис­лоты), как правило, сочетается с воздействием физических и хи­мических внешних факторов (солнечная радиация, повышенная влажность, температура и т.д.), вызывающих старение материа­лов. Старение материалов способствует развитию биоповрежде­ний. Процессы старения и биоповреждения могут протекать одно­временно или не совпадать по времени, но в большинстве случаев они взаимно дополняют друг друга, ускоряя и усугубляя разруше­ние материалов и ухудшая их эксплуатационно-технические и де­коративные свойства. В реальных условиях бывает трудно опреде­лить, в какой мере повреждение лакокрасочного покрытия про­изошло за счет биологических, а в какой — за счет физико-хими­ческих факторов.

Следует различать поражения лакокрасочных материалов (в осо­бенности водоэмульсионных красок) микроорганизмами, проис­ходящие на стадии их производства (хранения), и биоповрежде­ния отвержденных лакокрасочных защитных и декоративных по­крытий, нанесенных на подложки. В первом случае микроорганиз­мы обычно попадают в полуфабрикаты лаков и красок в процессе технологического цикла их производства (с сырьем, водой, из воздуха производственных помещений и т.д.), во втором — спо­ры грибов и бактерий оседают на поверхность готовых покрытий из окружающей среды, чему в немалой степени способствуют раз­личного рода загрязнения.

Следует подчеркнуть, что биостойкость лакокрасочных покры­тий существенно зависит от природы и свойств защищаемого ма­териала (подложки) и, как установлено в ряде случаев, нарастает в последовательности: древесина, металл, кирпич и другие стро­ительные материалы. При этом покрытия, нанесенные на цвет­ные металлы, разрушаются несколько быстрее, чем лакокрасоч­ные покрытия на черных металлах.

Источником углерода, необходимого для питания микроорга­низмов, иногда могут быть даже незначительные количества при­месей органических веществ, присутствующих в воздухе, и за­грязнения на оборудовании и поверхностях производственных по­мещений. Это приводит к увеличению вероятности возникнове­ния биоповреждений окрашенных поверхностей находящегося в помещениях оборудования и самих помещений. Такие случаи имеют место, например, на предприятиях микробиологической, хлебо­пекарной, мясомолочной, химической промышленности, в не­которых складских помещениях и т.д. Это вызывает необходимость повышения санитарно-гигиенических требований и использова­ния в этих условиях лакокрасочных материалов, обладающих по­вышенной грибостойкостью.

Растрескивание и отслаивание лакокрасочных защитных по­крытий, шелушение и появление бугристости, образование пя­тен и сквозных точечных отверстий — характерные признаки и проявления разрушительной деятельности биологических агентов, усиливаемой физическими, химическими, механическими и дру­гими неблагоприятными внешними воздействиями.

Поверхностные окрашивания лакокрасочных покрытий (серые, черные, фиолетовые, розовые и др.), вызванные пигментами мик­роорганизмов, иногда удается стереть или смыть. Если же пораже­ние материала покрытий носит объемный характер (прорастание гифов мицелия), устранить поражение таким путем и восстано­вить декоративные и защитные свойства покрытия не удается. Тре­щины, отслаивания, вспучивание лакокрасочных покрытий мо­гут вызывать микроорганизмы, находящиеся на поверхности или под пленкой лакокрасочного покрытия, на защищаемой поверх­ности. Рост грибов и их развитие под пленкой покрытия сопро­вождается газообразованием и повышением давления, достигаю­щем величины достаточной для отслаивания и вспучивания ла­кокрасочного покрытия.

Основными агентами микробиологических повреждений лако­красочных покрытий являются плесневые грибы. Бактериальные по­ражения встречаются реже, они характеризуются появлением бес­цветного или окрашенного слизистого налета. Под слоем краски встречаются микробиоценозы сложного состава, включающие бак­терии и грибы. Среди микроорганизмов, повреждающих лакокра­сочные покрытия, часто встречаются грибы родов Aspergillus, Penicillium, Fusarium, Trichoderma, Alternaria, Cephalosporium, Pullularia, бактерии родов Pseudomonas, Flavobacterium. Поврежде­ния покрытий грибами происходят либо за счет компонентов, вхо­дящих в состав покрытия, либо за счет веществ, загрязняющих по­верхность покрытия, под действием метаболитов, выделяемых ми­целием, который растет за счет загрязняющих покрытия веществ.

Характерными признаками биоповреждения самих красок мо­жет быть изменение их цвета, газообразование (вздутие тары), появление постороннего запаха, разжижение и, наконец, желатинизация.

Биостойкость готовых лакокрасочных покрытий в значитель­ной степени зависит от их состава, химической природы поли­мерного связующего и пигментов. На биостойкость оказывают влияние и другие компоненты лаков и красок (растворители, разба­вители, стабилизаторы, отвердители и др.).

Пленкообразующие вещества в основном определя­ют биостойкость лакокрасочных материалов и защитных покры­тий на их основе. Решающим фактором здесь является, с одной стороны, химическое строение полимерного пленкообразователя и, с другой — его физические свойства как в неотвержденном, так и в отвержденном состоянии (набухаемость, влагоемкость, твердость, гладкость поверхности, пористость и др.).

Повышенная скорость высыхания пленкообразующего веще­ства играет положительную роль в обеспечении биостойкости за­щитного покрытия. Чем меньше поглощается влаги при отвержде­нии, тем меньше в дальнейшем вероятность роста плесневых гри­бов. Увеличению грибостойкости способствует использование плен­кообразующих веществ, дающих гладкие ровные, блестящие плен­ки, поверхность которых труднее загрязняется в связи с отсут­ствием неровностей и шероховатостей.

Среди природных пленкообразователей наиболее распростра­ненными являются высыхающие масла — масла растительного про­исхождения (льняное, хлопковое, конопляное, подсолнечное и др.). Все они обладают сравнительно невысокой грибостойкостью. Для повышения биостойкости из растительных масел рафиниро­ванием удаляют воду, белковые продукты и другие примеси. Ха­рактерными признаками повреждения растительных масел микроорганизмами являются снижение их вязкости, повышенние кис­лотности, ухудшение полимеризационной способности, т.е. ско­рости образования пленки. Одним из наиболее биостойких плен­кообразующих веществ лакокрасочных материалов природного происхождения является канифоль. Биостойкость канифоли связывают с присутствием в ее составе терпенов, обладающих фун-гицидными свойствами, и образованием кислых продуктов в плен­ке в процессе формирования защитного покрытия.

Синтетические пленкообразующие полимеры (термопластич­ные и термореактивные) менее склонны к повреждению микро­организмами, чем природные. Грибостойкость этих покрытий уменьшается в следующем ряду: эпоксидные, полиуретановые, меламиноалкидные, кремнийорганические, пентафталевые.

Применяемые в качестве пленкообразователей битумы имеют недостаточную биостойкость. Для повышения биостойкости в со­став битумных лаков и битумных защитных покрытий добавляют фенольные, малеиновые и другие синтетические смолы.

Термопластичные синтетические смолы на основе хлорированного каучука, сополимеров стирола с бутадиеном и винилхлорида с винил ацетатом, применяемые для производства быстросохнущих лаков и необрастающих лакокрасочных покрытий, характеризуются высокой биостойкостью.

Широко распространенным полимерным связующим является поливинилацетатная дисперсия. Изготавливаемые на ее основе краски, покрытия, мастики, грунтовки и другие материалы негрибостойки. Небиостойки не только покрытия из поливинил аце­татных красок, но и сами жидкие краски, которые в процессе хранения поражаются грибами и бактериями, при этом снижает­ся их вязкость, образуются газообразные продукты и т.д.

Высокая стойкость к разрушению микроорганизмами терморе­активных смол, применяемых в качестве пленкообразователей ла­ков и эмалей горячего отверждения, объясняется образованием малопроницаемых твердых гладких пленок. Отдельные термоплас­ты проявляют фунгицидные свойства (фенопласты, аминопласты, глифталевые смолы и др.). Среди смол этой группы в качестве биостойких защитных покрытий используют фенольные, глифта­левые, эпоксидные, мочевино- и меламино-формальдегидные, си­ликоновые смолы и их смеси.

Модифицирование полимерных термореактивных смол (глифталевых, фенольных и др.) высыхающими маслами или жирными кис­лотами, улучшая технологические свойства получаемых при этом жирных лаков и эмалей горячей сушки, приводит к понижению грибостойкости защитных покрытий, в связи со сравнительно невысо­кой стойкостью к плесневым грибам модифицирующих компонентов.

Водорастворимые пленкообразующие вещества — водораство­римые производные целлюлозы, белковые соединения и др. (ка­меди, декстрин, желатина, альбумин, казеин и другие) могут повреждаться микроорганизмами, использующими углерод этих полимеров в качестве источника питания. Известны случаи мик­робиологического повреждения казеиновых, клеевых эмульсион­ных и других красок. Пониженная биостойкость водорастворимых пленкообразователей органического происхождения является также следствием высокой гигроскопичности и способности к набуха­нию в воде пленочных покрытий на их основе.

Связующие вещества неорганического происхождения, при­меняемые в производстве силикатных красок, например, жидкое стекло, характеризуются как грибостойкие.

Пигменты — важнейшие компоненты, от которых зависит биостойкость лакокрасочного покрытия. Пигменты придают крас­ке нужный цвет и кроющую способность, регулируют вязкость, улучшают стойкость к солнечной радиации и водостойкость по­крытия. Благодаря повышенной твердости частицы пигмента ме­ханически затрудняют рост и развитие мицелия. Они могут оказы­вать также токсическое действие на плесневые грибы и другие микроорганизмы.

Оксид цинка, оксид меди (I), метаборат бария и некоторые другие пигменты обладают фунгицидными свойствами и поэтому повышают биостойкость лакокрасочных покрытий.

Сравнительные исследования грибостойкости ряда пигментов показали, что лакокрасочные покрытия, содержащие окись цин­ка и окись титана, характеризуются как наиболее грибостойкие.

Вместе с тем такие пигменты, как мел, желтый крон, дву­окись титана, алюминиевая пудра, оксид хрома, сажа сами не обладают биоцидными свойствами, однако масляные краски на их основе имеют повышенную грибостойкость. Меньшей грибо-стойкостью отличаются масляные краски с пигментами окислов сурьмы, свинца. Ряд неорганических пигментов и наполнителей, например, тальк, графит, слюда-мусковит, снижают стойкость к повреждению грибами.

Защищать лакокрасочные материалы от поражения микроорга­низмами следует уже на стадии их производства. Особенно это от­носится к водорастворимым краскам. Соблюдение чистоты произ­водственных и складских помещений — необходимое условие пре­дотвращения микробиологического заражения красок и сырья для их изготовления.

Сырье, полуфабрикаты и вспомогательные материалы могут оказаться зараженными микроорганизмами, что проявляется в их прокрашивании, появлении постороннего гнилостного запаха, га­зообразовании. Такие материалы использовать в производстве ла­ков и красок недопустимо.

Помимо профилактических мер защиты от биоповреждений, лакокрасочные материалы и лакокрасочные покрытия защища­ют с помощью биоцидов, которые по стадийности применения можно подразделить на две группы — биоциды для защиты сы­рья и материалов, используемых в производстве красок, и био­циды, защищающие непосредственно лакокрасочные покрытия. Биоцид, используемый для защиты от биоповреждений лакок­расочных материалов в процессе их производства, должен удов­летворять ряду технических требований: сохранять биоцидную активность в широком диапазоне рН в течение длительного вре­мени, иметь незначительную токсичность для людей, быть наи­более универсальным для различных лакокрасочных материалов, не изменять цвет защищаемого продукта и его физико-химичес­кие свойства, не ухудшать технологические свойства лакокра­сочных материалов, качества покрытия и его адгезии к защища­емой поверхности и др.

В условиях повышенной опасности микробиологических повреж­дений рекомендуется использовать антисептированные краски. За­щитно-декоративные и электроизоляционные лакокрасочные по­крытия с добавками биоцидов рекомендованы для использования в некоторых видах радиоэлектронной аппаратуры, оптико-меха­нических и других приборах, особенно поставляемых в страны с тропическим климатом. Антисептированные краски применяют для окраски помещений с повышенной влажностью и температурой (бассейны, бани, некоторые предприятия пищевой промышлен­ности и др.), для защиты деревянных строений.

В качестве биоцидов для лакокрасочных покрытий общего на­значения, предназначенных для наружного и внутреннего приме­нения, могут применяться следующие соединения: 1) неоргани­ческие пигменты — оксид цинка, оксид меди (I), метаборат ба­рия и др.; 2) органические фунгициды — 8-оксихинолят меди (придает лакокрасочным покрыт ним окраску от желто-зеленой до коричневой, может применяться в пищевой промышленности из-за низкой токсичности), салициланилид, бромтан, и-нитрофе-нол, тетра- и пентахлорфенол, фталан (трихлор-метилтиофтали-мид) и др.; 3) металлорганические фунгициды — оловооргани-ческие (гексабутилдистанноксан, трибутилоловоакрилат), мышь-якорганические (хлорфеноксарсин), ртутьорганические (фенил-меркуролеат и др.), последние из-за высокой летучести и токсич­ности для человека имеют ограниченное применение.

За рубежом используются самодезинфицирующиеся краски для отделки помещений лечебных и детских учреждений, на пред­приятиях пищевой промышленности, на транспорте, в других об­щественных местах, т. е. там, где потенциально существует повы­шенная опасность возникновения и распространения инфекци­онных заболеваний. Бактерицидные и фунгицидные свойства та­ких красок, сохраняющиеся более двух лет, обеспечиваются вве­дением в их состав в качестве биоцидного препарата 2,3,5,6-тет-рахлор-4-(метилсульфонил) пиридина.