Лакокрасочные материалы: укрывистость и расход краски на 1 м²

Классификация лакокрасочных материалов для строительства

Современные лакокрасочные материалы классифицируются по типу пленкообразующего вещества, области применения и условиям эксплуатации. Согласно ГОСТ 33290-2015, строительные ЛКМ подразделяются на органорастворимые и водно-дисперсионные композиции, каждая из которых имеет специфические технологические параметры.

Водно-дисперсионные краски представляют собой суспензии пигментов и наполнителей в водных дисперсиях полимеров, где в качестве дисперсионной среды используется вода. Основные типы включают поливинилацетатные (ВД-ВА), акриловые (ВД-АК) и бутадиен-стирольные композиции. Массовая доля нелетучих веществ в таких материалах составляет от 50 до 65 процентов, что обеспечивает формирование покрытия толщиной 30-60 микрометров за один проход.

Алкидные эмали на основе пентафталевых и глифталевых смол образуют отдельную группу, где пленкообразование происходит за счет окислительной полимеризации модифицированных маслами связующих. Эмаль ПФ-115, регламентированная ГОСТ 6465-76, содержит от 49 до 70 процентов нелетучих компонентов и характеризуется условной вязкостью 60-120 секунд по вискозиметру ВЗ-246.

↑ Наверх

Укрывистость: определение и методы измерения по ГОСТ 8784-75

Укрывистость представляет собой способность лакокрасочного материала при нанесении на подложку скрывать цветовые различия окрашиваемой поверхности. Этот параметр выражается в граммах высохшего материала, необходимого для укрытия одного квадратного метра контрастной черно-белой поверхности до исчезновения визуально различимых границ.

Визуальный метод определения укрывистости

Визуальный метод, описанный в разделе 1 ГОСТ 8784-75, заключается в последовательном нанесении слоев материала на стеклянную пластинку размером 90×120 миллиметров, под которой размещена шахматная доска с квадратами 30×30 миллиметров. Лакокрасочный материал разбавляют до рабочей вязкости и наносят послойно с промежуточной сушкой. Каждый слой имеет толщину не более 20 микрометров.

После высыхания каждого слоя пластинку взвешивают с точностью до четвертого десятичного знака и визуально оценивают на рассеянном дневном свете. Испытание продолжают до момента, когда контуры черных и белых полей становятся невидимыми. Укрывистость рассчитывается как отношение массы нанесенного материала к площади пластинки.

Инструментальный метод с применением фотометрии

Инструментальный метод основан на измерении коэффициента контрастности с использованием фотоэлектрических приборов. Коэффициент контрастности определяется как отношение яркости покрытия над черной подложкой к яркости над белой подложкой. Материал считается укрывистым, когда коэффициент контрастности достигает значения 0,98.

Данный метод обеспечивает более объективную оценку и позволяет определять укрывистость при заданном расходе материала. Для различных типов ЛКМ установлены нормативные значения: для белых эмалей укрывистость составляет 90-100 граммов на квадратный метр, для цветных эмалей от 60 до 120 граммов на квадратный метр в зависимости от пигментного состава.

↑ Наверх

Водно-дисперсионные краски: технические параметры расхода

Водно-дисперсионные краски марок ВД-АК и ВД-ВА характеризуются расходом от 110 до 300 граммов на квадратный метр при однослойном нанесении. Фактический расход определяется типом основания, методом нанесения и требуемой укрывистостью.

Краски на акриловой основе ВД-АК

Краска ВД-АК-111 на основе акриловой дисперсии имеет массовую долю нелетучих веществ не менее 50 процентов и условную вязкость не менее 30 секунд по вискозиметру ВЗ-246. Расход на однослойное покрытие составляет 110-150 граммов на квадратный метр. При нанесении в два слоя общий расход достигает 220-300 граммов на квадратный метр.

Краска ВД-АК-111р представляет собой рельефную модификацию с повышенным содержанием наполнителей. Расход данного материала составляет 250-300 граммов на квадратный метр при однослойном нанесении, что обусловлено формированием текстурированной поверхности с толщиной покрытия до 200 микрометров.

Поливинилацетатные краски ВД-ВА

Краска ВД-ВА-224 на основе поливинилацетатной дисперсии характеризуется расходом 110-150 граммов на квадратный метр на один слой. Материал наносится в два слоя с промежуточной сушкой не менее 1 часа при температуре 20±2 градуса Цельсия. Общий расход при двухслойном покрытии составляет 220-300 граммов на квадратный метр.

При окрашивании пористых оснований (бетон, штукатурка, гипсокартон без грунтования) расход увеличивается на 20-30 процентов вследствие впитывания связующего в капиллярную структуру материала. Предварительное грунтование снижает расход финишной краски на 15-25 процентов.

Методы нанесения и их влияние на расход

Пневматическое распыление при рабочем давлении 2-3 атмосферы обеспечивает расход 150-180 граммов на квадратный метр с учетом технологических потерь на туманообразование 15-20 процентов. Нанесение валиком дает расход 180-220 граммов на квадратный метр, кистью — 200-250 граммов на квадратный метр.

Безвоздушное распыление высокого давления 150-200 атмосфер снижает потери до 5-8 процентов и обеспечивает минимальный расход 140-170 граммов на квадратный метр при равномерном покрытии толщиной 40-50 микрометров.

↑ Наверх

Алкидные эмали ПФ-115: характеристики и применение для металла и дерева

Эмаль пентафталевая ПФ-115 представляет собой суспензию пигментов и наполнителей в пентафталевом лаке с добавлением сиккативов и растворителей. Согласно ГОСТ 6465-76, массовая доля нелетучих веществ составляет от 49 до 70 процентов в зависимости от цвета, что определяет различия в расходе материала.

Зависимость расхода от цвета эмали

Черная эмаль характеризуется минимальным расходом 50-80 граммов на квадратный метр благодаря высокой укрывистости технического углерода 60-80 граммов на квадратный метр. Белая эмаль на основе диоксида титана имеет расход 100-130 граммов на квадратный метр при укрывистости 90-100 граммов на квадратный метр.

Красная и вишневая эмали содержат железоокисные пигменты с меньшей укрывистостью, что увеличивает расход до 110-180 граммов на квадратный метр. Желтая эмаль на основе свинцового крона или органических пигментов расходуется в количестве 100-150 граммов на квадратный метр.

Технология нанесения на металлические поверхности

Металлические конструкции окрашиваются по предварительно нанесенной грунтовке ГФ-021, ВЛ-05 или ГФ-0119. Толщина грунтовочного слоя составляет 18-20 микрометров. Эмаль наносится в два слоя с межслойной выдержкой 24 часа при температуре 20±2 градуса Цельсия. Согласно ГОСТ 6465-76, толщина одного сухого слоя для черной, красной и вишневой эмалей составляет 13-18 микрометров, для остальных цветов 18-23 микрометра.

Общая толщина системы покрытия грунтовка плюс эмаль составляет 55-65 микрометров по сухому слою. Расход эмали на двухслойное покрытие по загрунтованному металлу составляет 200-280 граммов на квадратный метр без учета технологических потерь.

Особенности окрашивания деревянных изделий

Древесина окрашивается по предварительно высушенному до влажности 12-15 процентов материалу. Пористые породы (сосна, ель) требуют предварительного нанесения олифы или грунтовки, что снижает расход финишной эмали на 25-30 процентов. Плотные породы (бук, дуб) окрашиваются без грунтования с расходом 150-200 граммов на квадратный метр в два слоя.

↑ Наверх

Сухой остаток и вязкость лакокрасочных материалов

Сухой остаток характеризует массовую долю нелетучих веществ в лакокрасочном материале и определяется гравиметрическим методом согласно ГОСТ 17537-72. Этот параметр непосредственно влияет на толщину формируемого покрытия и расход материала при достижении требуемой толщины сухой пленки.

Методика определения сухого остатка

Для определения сухого остатка навеску материала массой 1-2 грамма взвешивают с точностью до четвертого десятичного знака в предварительно высушенной и взвешенной бюксе. Материал высушивают в сушильном шкафу при температуре 105±2 градуса Цельсия в течение одного часа, охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Сухой остаток вычисляется как отношение массы высушенной навески к первоначальной массе материала и выражается в процентах.

Для эмали ПФ-115 сухой остаток составляет 49-70 процентов, для водно-дисперсионных красок 50-65 процентов, для нитроцеллюлозных эмалей 25-35 процентов. Низкий сухой остаток требует нанесения большего количества слоев для достижения нормативной толщины покрытия.

Условная вязкость и методы измерения

Условная вязкость определяется с помощью вискозиметра ВЗ-246 с диаметром сопла 4 миллиметра при температуре 20±0,5 градуса Цельсия согласно ГОСТ 8420-74. Метод основан на измерении времени истечения 100 миллилитров материала через калиброванное отверстие под действием силы тяжести. Результат выражается в секундах.

Для эмали ПФ-115 нормативная вязкость составляет 60-120 секунд, причем для черной, красной и вишневой эмалей установлен диапазон 60-100 секунд, для остальных цветов 80-120 секунд. Водно-дисперсионные краски имеют вязкость 60-160 секунд в зависимости от марки и назначения.

Рабочая вязкость для различных методов нанесения

Для нанесения кистью или валиком оптимальная вязкость составляет 30-40 секунд, что обеспечивает хорошее смачивание поверхности и равномерное распределение материала без образования потеков. Пневматическое распыление требует снижения вязкости до 18-22 секунд, безвоздушное распыление высокого давления — до 25-35 секунд.

Вязкость материала существенно зависит от температуры: при понижении температуры на 10 градусов Цельсия вязкость увеличивается примерно в 1,5 раза. Это необходимо учитывать при работе в условиях пониженных температур и корректировать степень разбавления.

↑ Наверх

Разбавление растворителем: нормы и практика для достижения рабочей вязкости

Разбавление лакокрасочного материала растворителем осуществляется для достижения рабочей вязкости, обеспечивающей оптимальное нанесение выбранным методом. Степень разбавления определяется как массовое или объемное отношение добавленного растворителя к исходному материалу и выражается в процентах.

Растворители для алкидных эмалей

Для эмалей на алкидной основе применяются уайт-спирит (нефрас С4-155/200), сольвент нефтяной, скипидар живичный или их смеси в соотношении 1:1 по массе. Максимальная степень разбавления эмали ПФ-115 составляет 10 процентов от массы материала. Превышение этого значения приводит к снижению прочности покрытия и увеличению времени высыхания.

Для определения степени разбавления навеску материала массой 120-130 граммов взвешивают и разбавляют растворителем до достижения рабочей вязкости 28-30 секунд по вискозиметру ВЗ-246. Степень разбавления рассчитывается как отношение массы добавленного растворителя к массе исходного материала.

Разбавление водно-дисперсионных красок

Водно-дисперсионные краски разбавляются водой в количестве не более 5 процентов от массы краски. Добавление воды снижает массовую долю нелетучих веществ и может привести к нарушению стабильности дисперсии при превышении допустимого разбавления. Для красок, предназначенных для пневматического распыления, допускается разбавление до 10 процентов.

Вода для разбавления должна иметь жесткость не более 3 миллиграмм-эквивалентов на литр и температуру 18-22 градуса Цельсия. Использование жесткой воды может вызвать коагуляцию дисперсии и образование сгустков, что снижает качество покрытия.

Влияние разбавления на характеристики покрытия

Разбавление материала на 10 процентов снижает толщину сухого слоя примерно на 10-12 процентов при неизменном расходе по жидкому материалу. Соответственно увеличивается количество слоев, необходимых для достижения нормативной толщины покрытия. При разбавлении на 20 процентов расход материала для получения покрытия заданной толщины возрастает примерно на 25 процентов.

↑ Наверх

Процессы сушки и полимеризации лакокрасочных покрытий

Высыхание лакокрасочного покрытия представляет собой сложный физико-химический процесс, включающий испарение летучих компонентов и формирование полимерной сетки. Согласно ГОСТ 19007-73, выделяют семь степеней высыхания, характеризующих состояние покрытия на различных стадиях отверждения.

Степени высыхания покрытий

Степень 1 соответствует исчезновению липкости — состоянию, при котором легкое касание пальцем поверхности покрытия не оставляет видимых следов. Степень 3 характеризует высыхание до твердой пленки — состояние, при котором покрытие под давлением гирьки массой 200 граммов через бумагу в течение 30 секунд не оставляет вмятин и отслоений.

Для эмали ПФ-115 время высыхания до степени 3 составляет 24 часа при температуре 20±2 градуса Цельсия, для красной и вишневой эмалей — 48 часов. Водно-дисперсионные краски достигают степени 3 за 1 час при тех же условиях. Полное высыхание алкидных эмалей происходит за 7 суток, водных красок — за 24 часа.

Механизмы пленкообразования

Водно-дисперсионные краски высыхают за счет коалесценции — слияния частиц дисперсии при испарении воды с образованием сплошной полимерной пленки. Процесс начинается при достижении критической объемной концентрации полимера около 60 процентов. При температуре ниже минимальной температуры пленкообразования, специфичной для каждой дисперсии, коалесценция не происходит и покрытие остается хрупким и меловидным.

Алкидные эмали отверждаются по механизму окислительной полимеризации ненасыщенных жирных кислот модифицирующих масел в присутствии кислорода воздуха и сиккативов на основе соединений кобальта, марганца и циркония. Процесс включает индукционный период продолжительностью 2-4 часа, период быстрой полимеризации 6-10 часов и период завершающего отверждения до 7 суток.

Влияние температуры на процессы сушки

Повышение температуры ускоряет процессы испарения и полимеризации. При температуре 60 градусов Цельсия время высыхания алкидных эмалей сокращается в 3-4 раза, при 100-110 градусах — до 1 часа. Горячая сушка применяется в промышленных условиях при окрашивании металлоизделий, радиаторов отопления, автомобилей.

Для водно-дисперсионных красок повышение температуры до 40-50 градусов Цельсия сокращает время высыхания до 20-30 минут. Однако слишком быстрое испарение воды может привести к образованию поверхностной корки, препятствующей выходу влаги из глубинных слоев, что вызывает растрескивание покрытия.

Межслойная выдержка

Межслойная выдержка представляет собой интервал времени между нанесением последовательных слоев, необходимый для достаточного отверждения предыдущего слоя. Для эмали ПФ-115 межслойная выдержка составляет 24 часа при естественной сушке. Нанесение следующего слоя на недостаточно высохший материал приводит к морщинистости, образованию пузырей и отслаиванию покрытия.

↑ Наверх

Контроль толщины покрытия толщиномерами в производственных условиях

Контроль толщины лакокрасочного покрытия осуществляется в соответствии с ГОСТ 31993-2013, устанавливающим методы измерения толщины немагнитных покрытий на магнитных основаниях и наоборот. Для производственного контроля применяются магнитные, вихретоковые и ультразвуковые толщиномеры.

Магнитные толщиномеры

Магнитные толщиномеры применяются для измерения толщины немагнитных покрытий на ферромагнитных основаниях (сталь, чугун). Принцип действия основан на измерении силы магнитного притяжения между постоянным магнитом датчика и ферромагнитным основанием. Сила притяжения обратно пропорциональна толщине покрытия.

Магнитные толщиномеры обеспечивают точность измерений ±3 микрометра в диапазоне 0-50 микрометров, ±5 процентов от измеряемого значения в диапазоне 50-1000 микрометров. Измерения проводятся на площадках размером не менее 10×10 миллиметров на расстоянии не менее 25 миллиметров от края изделия.

Вихретоковые толщиномеры

Вихретоковые толщиномеры используются для измерения толщины немагнитных покрытий на немагнитных электропроводящих основаниях (алюминий, медь, цинк). Метод основан на изменении сопротивления измерительной катушки при наведении в основании вихревых токов. Изменение сопротивления зависит от расстояния между датчиком и проводящим основанием, то есть от толщины покрытия.

Точность вихретоковых приборов составляет ±1 микрометр в диапазоне 0-50 микрометров, ±3 процента в диапазоне 50-2000 микрометров. Метод чувствителен к кривизне поверхности, шероховатости и температуре измерения, что требует калибровки прибора на образцах, близких по характеристикам к контролируемым изделиям.

Ультразвуковые толщиномеры

Ультразвуковые толщиномеры применяются для измерения толщины покрытий на любых основаниях по методу эхо-импульса. Датчик излучает ультразвуковой импульс, который отражается от границ раздела слоев покрытия и основания. Толщина определяется по времени прохождения импульса с учетом скорости распространения ультразвука в материале покрытия.

Метод обеспечивает точность ±1 микрометр и позволяет измерять толщину многослойных систем с разделением отдельных слоев. Недостатком является необходимость контактной жидкости (вода, глицерин) между датчиком и поверхностью, а также зависимость результата от акустических свойств материала.

Методика проведения измерений

Измерения толщины проводятся не ранее чем через 24 часа после нанесения покрытия на каждой детали или на участке площадью не более 1 квадратного метра в трех-пяти точках. Результатом измерения считается среднее арифметическое значение. Отклонение отдельных измерений от среднего не должно превышать 20 процентов.

Для системы покрытий грунтовка плюс эмаль ПФ-115 нормативная толщина по сухому слою составляет 55-65 микрометров, что контролируется после полного высыхания системы через 7 суток. Для водно-дисперсионных красок в два слоя толщина составляет 60-100 микрометров в зависимости от типа основания.

↑ Наверх