Актуальность разработки грунт-эмали 3 в 1 АнтикорМет™

Об особенностях некоторых традиционных ЛКМ для антикоррозионной защиты металлических конструкций.

Вступление

В статье «Краски по ржавчине АнтикорСпектр» мы уже писали, что Коррозия – это самопроизвольное разрушение металлов, происходящее под химическим воздействием окружающей среды.

Черные металлы (к которым относится железо и некоторые его сплавы) термодинамически нестабильны и довольно легко окисляются в присутствии воды и кислорода, быстро появляется знакомая всем ржавчина. Еще быстрее этот процесс протекает в условиях загрязненной окружающей среды – различные химические соединения, так или иначе присутствующие в воздушной и водной среде, ускоряют этот процесс

Суммарный ущерб, приносимый в результате коррозии металлов в промышленно развитых странах, достигает 5% национального дохода!

Иногда за считанные год-два, а то и меньше, казалось бы, «новые» металлоконструкции, оборудование, агрегаты машин и механизмов могут покрываться слоем ржавчины. Картина знакомая многим!

К сожалению, использование в таких случаях традиционных способов защиты металлов с тщательной очисткой от ржавчины, обработкой поверхности специальными пассивирующими составами, грунтованием и последующим нанесением лакокрасочных материалов (ЛКМ) не всегда возможно (по экономическим, экологическим, а иногда просто практическим соображениям). Действительно, далеко не всегда есть возможность поставить на капремонт мост, по которому и днем и ночью идет интенсивное движение, поставить «на прикол» автотранспортные средства, отключить на длительное время оборудование, машины, механизмы, постоянно занятые в производственном процессе. Да и стоимость работ по предварительной подготовке поверхности, связанной с удалением плотной ржавчины и окалины, достигает в отдельных случаях до 80% общей стоимости окрасочных работ.

В такой ситуации можно попытаться (а это иной раз так и делается) нанести обычную краску непосредственно на ржавую поверхность, без предварительной обработки. Однако, такой «оперативный» способ антикоррозийной защиты металла оборачивается новыми хлопотами и затратами, т.к. традиционные ЛКМ (даже на органической основе) не обеспечивают полной изоляции поверхности. Влага все равно рано или поздно проникает сквозь пленку краски и развитие коррозии, особенно при наличии уже имеющейся ржавчины и окалины, будет происходить очень быстро.

В научно-технической литературе описывается достаточно большое количество специальных ЛКМ, которые могут наноситься «прямо на ржавчину». Наибольшее число таких материалов относится преимущественно к вододисперсионным (водоразбавляемым) грунтам и грунт-краскам (грунт-эмалям), содержащим в своем составе фосфорную кислоту, которая химически связывает (преобразовывает) ржавчину, а образующаяся полимерная пленка изолирует поверхность металла от воздействия среды.

Не смотря на то, что водоразбавляемые составы отличаются большей экологичностью и меньшей стоимостью, применение их в качестве финишных покрытий возможно лишь в тех случаях, когда к ним не предъявляется требований по высокой декоративности и, когда они применяются в условиях относительно невысокой агрессивности среды. Покрытия, образуемые специальными вододисперсионными ЛКМ обычно глубоко матовые, не имеют широкой цветовой гаммы и обладают относительно высокой пористостью. К тому же использование их ограничивается достаточно узким интервалом температур (обычно не ниже +8°С) и влажностью воздуха не более 75%.

Наилучшее применение таких материалов – для предварительного грунтования (пассивирования металлической поверхности) в заводских условиях с последующим нанесением органоразбавляемых ЛКМ или в качестве самостоятельных покрытий для окраски металлических поверхностей, не подвергающихся механическим нагрузкам и эксплуатирующихся внутри отапливаемых помещений.

С более подробной информацией о том, какими свойствами должны обладать специальные ЛКМ наносимые на ржавчину можно ознакомиться в нашей статье «Краски по ржавчине АнтикорСпектр».

О том – что послужило основной предпосылкой к разработке антикоррозионной эмали «АнтикорМет»

Всем, кто непосредственно занимается производством окрасочных работ, известно, что наилучшими малярными свойствами обладают алкидные эмали (типа ПФ-115), которые: легки в нанесении, они ложатся ровно, без полос и непрокрасов, а мелкие дефекты сами исчезают в течение нескольких минут (алкидные эмали обладают способностью к самовыравниванию на поверхности и хорошему растеканию), они «прощают» ошибки и позволяют подправлять дефекты. Какими еще положительными отличительными свойствами обладают алкидные эмали:

• они, как правило, однокомпонентные (точнее одноупаковочные) – готовы к употреблению (не требуют предварительного смешения с отверждающим компонентом);
• могут выпускаться в широком «диапазоне блеска» от матовых до глянцевых;
• обладают высокой атмосферостойкостью и достаточно высокой механической прочностью;
• обычно содержат в своем составе от 49 до 70% нелетучих веществ, что определяет их относительно невысокий расход.

А вот к недостаткам традиционных алкидных эмалей с точки зрения потребителей, занимающихся непосредственным проведением ремонтно-восстановительных окрасочных работ, можно отнести:

• необходимость предварительной тщательной подготовки металлической поверхности перед окраской (песко-, дробеструйную или механическую очистку);
• необходимость предварительного грунтования (использование дополнительного ЛКМ);
• длительное время высыхания (до 24 часов);
• ограничения по применению в различных условиях агрессивности среды. В частности ограниченное применение: в атмосфере, содержащей агрессивные газы и пары (к чему можно отнести сегодня любой крупный промышленный город и город с большим количеством автотранспортных средств); в условиях повышенной влажности и особенно морского климата, где в атмосфере содержится повышенная концентрация хлоридных солей;
• ограничения по температурному интервалу нанесения (обычно не ниже +5°С) и интервалу эксплуатации покрытия (обычно не ниже -30°С).

В связи с этим при проектировании антикоррозионной защиты металлоконструкций мостовых сооружений, опор ЛЭП, вышек сотовой связи и других металлических сооружений, эксплуатирующихся вдоль ж/д транспортных путей, в атмосферных условиях крупных промышленных городов, в условиях морского климата в т.ч. в прибрежных районах и т.п., практически отсутствуют схемы покрытий с применением алкидных эмалей. Для этих целей большей частью из одноупаковочных грунтовок и эмалей рекомендуются системы покрытий с применением таких материалов как грунтовка ХС-010, грунтовка ХС-068, эмаль ХВ-16, эмаль ХВ-124 и эмаль ХВ-785. Довольно широкое применение также получила грунт-эмаль ХВ-0278, которую можно наносить на металлические поверхности с плотной ржавчиной.

Однако, не смотря на то, что указанные выше материалы марок ХВ и ХС обладают повышенной химической стойкостью и достаточно быстро высыхают, они не лишены и определенных существенных недостатков:

• это в первую очередь – низкие малярные свойства, связанные с быстрым высыханием, низким содержанием нелетучих веществ (от 16 до 34%), и как следствие – необходимостью нанесения тонкими слоями (25 ± 5 мкм). Традиционно их наносят методом пневматического или безвоздушного распыления (кистью и особенно валиком они наносятся плохо);
• достаточно высокий расход;
• ограниченный диапазон блеска (обычно они образуют матовую пленку);
• так же, как и в случае применения алкидных эмалей, требуется предварительная тщательная подготовка металлической поверхности перед окраской и предварительное грунтование (исключение составляет грунт-эмаль ХВ-0278 АО ПКФ Спектр);
• низкая адгезия к окрашиваемой поверхности (за исключением грунт-эмали ХВ-0278 АО ПКФ Спектр).

В связи с вышеизложенным при разработке антикоррозионной эмали «АнтикорМет» были поставлены следующие задачи:

1) Получить одноупаковочный материал с малярными свойствами близкими к алкидным эмалям (типа качественной ПФ-115), а по химстойкости, покрытие на основе полученной эмали, должно быть устойчиво к эксплуатации в среднеагрессивных средах, обеспечивающих его применимость для окраски мостовых сооружений, опор ЛЭП, вышек сотовой связи и других металлоконструкций, эксплуатирующихся вдоль ж/д транспортных путей, в атмосферных условиях крупных промышленных городов, в условиях морского климата в т.ч. в прибрежных районах и т.п.;

2) Сухой остаток должен быть не менее 60%, что позволяло бы оптимизировать расход эмали;

3) По свойствам пленкообразующей смолы и набору пигментной части (в состав которой должны входить современные ингибиторы коррозии и изолирующие наполнители), эмаль должна наноситься на металлические поверхности с плотной ржавчиной и применяться как 2-3 слойное самостоятельное покрытие (без дополнительных грунтовок) с образованием матовых, полуматовых или полуглянцевых пленок;

4) Время высыхания пленки эмали до ст.3 должно быть достаточно быстрым (но не слишком быстрым как у материалов типа ХВ и ХС);

5) Возможность нанесения при отрицательных температурах.

В результате совместной работы с одним из опытно-промышленных предприятий, специализирующегося на разработке новых лакокрасочных покрытий, был синтезирован новый тип пленкообразующей смолы, полученный в результате горячей сополимеризации алкидной смолы средней жирности с галогенизированным термопластиком. Выбор, как одного из компонентов при синтезе, алкидной смолы связан с максимально возможным сохранением малярных свойств, а термопластика как материала:

• не чувствительного к влажности;
• устойчивого к кратковременному обливу растворов кислот и щелочей;
• не подверженного заражению грибком и физиологически практически безвредного.

В 2013 г. освоен промышленный выпуск новой смолы, на базе которой АО «ПКФ Спектр» уже произвел более 120 тн. грунт-эмали «АнтикорМет».

В таблице 1 приведена сравнительная характеристика потребительских свойств грунт-эмали «АнтикорМет» с другими, перечисленными в статье одноупаковочными лакокрасочными материалами.

Таблица 1

Примечания к таблице 1: 1. Данные по нормам расхода ЛКМ, приведенные в таблице в столбце 5 (за исключением материалов ХВ-0278 ТУ 2312-007-60414707-2013 и «АнтикорМет») взяты из Справочника. Лакокрасочные покрытия. Технология и оборудование. М. Химия 1992 г. стр.400-410. 2. Данные в столбцах 6 и 7 – получены расчетным путем (из данных в столбце 5). 3. Данные в столбцах 1 – 4 взяты из соответствующих ГОСТов и ТУ на указанные материалы.

Применение современной краски 3 в 1 для металла по ржавчине «АнтикорМет» для окрашивания различных металлических поверхностей, эксплуатирующихся в среднеагрессивных атмосферных условиях (вместо широко известных одноупаковочных материалов марок ХВ и ХС), позволяет сэкономить расходы на окраску в 1,5 -2 раза (см. табл. 1), особенно в тех случаях, когда окраска осуществляется с применением промышленного альпинизма.

Подробнее об антикоррозийной эмали «АнтикорМет»

Использование одного пленкообразователя при изготовлении антикоррозионной эмали «АнтикорМет» позволяет получать более стабильную (высокодисперсную) лакокрасочную систему, т.к. при диспергировании исключается одна из основных причин флокуляции пигментов (присущая значительному количеству ЛКМ), связанная с использованием смесей двух и боле пленкообразователей, придающих при адсорбции частицам разные электрические заряды.

Основное назначение антикоррозионной эмали «АнтикорМет» - защитно-декоративная окраска новых и требующих ремонта (в том числе по ржавчине) металлических поверхностей без предварительного грунтования. Грунт-эмаль «АнтикорМет» может успешно применяться для окраски мостовых сооружений, опор ЛЭП, вышек сотовой связи и других металлоконструкций, эксплуатирующихся вдоль ж/д- и авто- транспортных путей, в атмосферных условиях крупных промышленных городов, в условиях морского климата в т.ч. в прибрежных районах и т.п.

Особенности: Применение эмали – АнтикорМет (как материала 3 в 1 по ржавчине) при нанесении на металлические поверхности, эксплуатирующиеся в условиях среднеагресивной среды, адекватно заменяет операции, необходимые при использовании традиционных ЛКМ:

• зачистку поверхности от плотной ржавчины и окалины;
• фосфатирование поверхности;
• грунтование поверхности грунтовками типа ГФ, ФЛ, ХВ, ХС;
• применение покрывного материла типа ПФ, АС, МС, АУ, ХВ и ряда других.

Покрытие, состоящее из 2-х слоев эмали - АнтикорМет, нанесенных на не загрунтованную поверхность сохраняет защитные свойства в умеренном и холодном климате не менее 5-ти лет, из 3-х слоев – не менее 8-ми лет.

Покрытие, образующееся при высыхании антикоррозионной эмали АнтикорМет, устойчиво к повышенной влажности, к периодическому обливу морской и речной водой, атмосферным воздействиям (в том числе в условиях среднеагрессивных сред, содержащих повышенную концентрацию окислов азота и серы), к моющим средствам, минеральному маслу, к изменению температур от - 50ºС до +90ºС.

По своим малярным свойствам и эксплуатационным характеристикам покрытие, образуемое грунт-эмалью по ржавчине АнтикорМет не уступает лучшим отечественным и зарубежным материалам на основе средних и жирных алкидных смол.

Основные характеристики:

• Материал одноупаковочный на основе сополимера алкидной смолы средней жирности и галогенизированного термопластика.
• Цвет - по выбору заказчика.
• Внешний вид пленки: полуматовый или полуглянцевый.
• Способ нанесения: пневматическое или безвоздушное распыление, кисть, валик, окунание.
• Время высыхания до степени 3 при температуре 20±2°С: 3-4 часа.
• Массовая доля нелетучих веществ, %: 63 + 3
• Расход эмали на один слой: 120¸150 г/м² в зависимости от цвета и способа нанесения.
• Рекомендуемое количество слоев: 2 - 3.
• Толщина одного слоя: 35-45 мкм.
• Гарантийный срок хранения: 12 месяцев со дня изготовления.

Подготовка поверхности: Поверхность должна быть сухой, очищенной от масел, грязи, пыли и обезжирена. При наличии рыхлой пластовой ржавчины, поверхность очистить ручным или механизированным способом до степени St 2 по МС ИСО 8501.

При температуре окружающего воздуха от +5°С до +40°С для подготовки больших (как новых, так и ранее окрашенных) металлических поверхностей перед нанесением грунт-эмали «АнтикорМет» эффективным и достаточным является способ гидроочистки, заключающаяся в обработке поверхности струей воды, подаваемой под высоким давлением (например с применением аппаратов типа «KARCHER»). Для удаления масел и жировых загрязнений в воду добавляют ПАВ, которые затем удаляют струей чистой воды.

Зимой, при температурах до -15 °С, на окрашиваемой поверхности не должно быть измороси и инея. Обезжиривание поверхности в зимнее время необходимо проводить легколетучими и желательно теплыми (от +10° до +20°С) растворителями: изопропиловый спирт, ацетон или качественным 646 растворителем.

Условия нанесения: Перед нанесением эмаль необходимо хорошо перемешать до однородной массы, при наличии пленки – эмаль профильтровать. Перед применением, при необходимости эмаль разбавляют до рабочей вязкости сольвентом, толуолом или ксилолом (допускается разбавление уайт-спиритом, но не более 8% от массы эмали).

Эмаль наносят на окрашиваемую поверхность при температуре окружающего воздуха от -15°С до +40°С и относительной влажности воздуха не выше 80%. При температуре окружающего воздуха ниже +5ºС, температура самой эмали должна быть не менее +15ºС, а в качестве разбавителей оптимально применять растворители Р-4 и Р-4А.

После высыхания слоя эмали в течение 3-5 часов (при +20°С) наносят последующие слои.

Меры предосторожности: Материал огнеопасен! Хранить в плотно закрытой таре, исключив попадания на нее прямых солнечных лучей и влаги при температуре от -30° до +30°С.