Лако-красочные материалы — производство

Для удовлетворения требований, предъявляемых к окраске надводного борта и надстроек, можно использовать существую­щие промышленные лакокрасочные материалы, включая грунтов­ки, краски для промежуточных и наружных слоев, которые высы­хают при температуре окружающей среды.

Эти материалы долгое время выпускали и на масляносмоля­ных, и алкидных связующих. Так, гр, унтовки как правило содержа­ли масляносмоляное связующее (например фенолформальдегидную смолу, модифицированную маслом) с ингибирующим пигментом, — обычно свинцовым суриком. Промежуточный слой обычно изго­тавливался на основе алкида средней «жирности» на льняном масле. Верхний слой покрытия готовился на основе жирного алкида, или алкида, модифицированного сс-метилстиролом. Пиг­ментирование в последнем случае давало возможность достигнуть нужной укрывистости и других декоративных свойств. Винилиро — ванная алкидная смола обладает более высокой скоростью вы­сыхания, но при нанесении последующего слоя необходимо соблюдать осторожность, поскольку первоначальное высыхание обусловлено испарением растворителя и может произойти вспу­чивание, если последующий слой наносится после сушки в про­межутке от 12 до 16 ч, особенно при низкой температуре окружающего воздуха. Данный эффект объясняется относительно низкой скоростью образования поперечных сшивок в связующем этого типа. В современных высокоэффективных системах исполь­зуется широкий ряд связующих, в том числе эпоксидные смолы, полиуретаны и хлорированный каучук. Последний часто приме­няется в смесях с акриловыми или алкидными смолами. Так, например, типичная система эпоксидного покрытия для надвод­ного борта обычно предполагает нанесение двух достаточно тол­стых слоев грунтовки и промежуточного слоя и последующего одного слоя эпоксидной эмали. Общая толщина сухой пленки при этом составляет примерно 300 мкм. В случае надстройки, где тре­буется обеспечение блеска покрытия, используют один слой грун­товки, перекрываемой эпоксидным промежуточным слоем и поли­уретановым верхним слоем. В этом случае толщина сухой пленки составляет приблизительно 200 мкм.

Примеры рецептур для толстослойного эпоксидного покрытия с красным оксидом железа и белой эпоксидной эмали приведены ниже:

Эпоксидные смолы могут сшиваться аминами, причем обычно для этих целей используются диэтилентриамин и триэтилентетр — амин. Часто осуществляют предварительное взаимодействие ами­нов с эпоксидными смолами с образованием аддуктов, которые имеют некоторые преимущества по сравнению с чистыми аминами. Обычно аддукты получают с частью той эпоксидной смолы, кото­рая используется в качестве пленкообразующего в краске. За счет применения такого приема можно ликвидировать или осла­бить неприятный запах свободного амина и добиться более удоб­ного соотношения основа ютвердитель, равного примерно 2:1 или 3:1 вместо 10:1.

Двухупаковочные полиуретаны также используются в эмалях для верхнего покрытия. В основу эмали входит гидроксилсодер­жащая насыщенная полиэфирная смола (например Desmo — phen 650); отвердителем служит раствор изоцианата (например Desmodur N) в смеси ксилола и целлозольвацетата (1:1), при концентрации 75%.

Полиуретаны используются в тех случаях, когда требуется хороший и устойчивый блеск. Толстослойные высокоэффективные покрытия также могут быть изготовлены на основе одноупаковоч­ных композиций, в частности на хлоркаучуке или виниловых

Смолах. Хлор каучуковые краски получили более широкое распро­странение, чем виниловые, хотя последние были давно разрабо­таны для использования в военно-морском флоте США и Канады. Типичные составы грунтовки, промежуточного и верхнего слоев, на основе хлоркаучука, приведены ниже:

Для приведенного выше состава требуется тщательный подбор рецептуры и’ контроль производства. В этом составе пластифика­тором служит предварительно приготовленная смесь твердого (воскообразного) хлорированного парафина с жидким хлориро­ванным парафином. Тиксотропный агент (загуститель) основан на гидрированном касторовом масле. Его тиксотропное действие проявляется только при введении в процессе диспергирования, когда температура поднимается выше 40 °С. Однако температура не должна достигать 55 °С во избежание потери тиксотропного эффекта. Алюминиевая пудра не перетирается с другими пигмен­тами, а вводится после охлаждения замеса.

Оксид пропилена является стабилизатором краски при ее хра­нении, который «поглощает» ионы С1_, медленно выделяющиеся из хлоркаучука. Для повышения блеска покрытия в рецептуре белого верхнего слоя используются пониженные количества на­полнителя (по сравнению с промежуточным слоем), применяется Бентон 38 вместо Тиксатрола БТ и более высокое содержание Церехлора 70. Однако получаемый блеск все равно ниже по срав­нению с блеском на основе эпоксидных или полиуретановых по­крытий.

Все эти краски наносят безвоздушным распылением. Типич­ной системой является следующая:

Толщина сухой пленки (мкм)

TOC o "1-5" h z Грунтовка (один слой) 50

Промежуточный слой (два слоя) 200

Верхнее покрытие (один слой) 50

Всего: ”300

Для окрашивания переменной ватерлинии используются высо­кокачественные композиции на основе тех же связующих, что и в красках для надводного борта. Для этих целей хлоркаучуки представляются наилучшими пленкообразователями вследствие их исключительной межслойной адгезии. Это особенно важно, если иметь в виду повреждения лакокрасочных покрытий в ре­зультате истирания и ударов о кранцы и причалы, а также необ­ходимость повторных окрашиваний.

При эксплуатации очень больших грузовых транспортов об­растание также может быть важной проблемой при окраске зоны переменной ватерлинии, и на практике обычно используют проти — вообрастающую композицию в качестве верхнего слоя лакокра­сочного покрытия.

При этом обычно применяют те же самые противообрастаю — щие покрытия, что и для подводной части судов.

Хлоркаучуковое промежуточное покрытие (белое)

Содержание, %

16,0

14.0 1,0 1,0

14.0

7.0

7.0 0,1

10.0 29,9

100,0

Высокоэффективные толстослойные системы покрытий, описан­ные применительно к надводному борту и переменной ватерлинии,
также используются и для окрашивания подводной части, иднако, поскольку эстетический аспект в данном случае не является глав­ным, представляется возможным составлять более дешевые ком­позиции, вводя в них каменноугольный пек, без ущерба для их качества. Краски, полученные таким путем, обычно шоколадно­коричневого или черного цвета, но это не имеет никакого значе­ния. Содержание каменноугольного пека в эпоксидном толсто­слойном покрытии можно варьировать в широких пределах. Чем больше каменноугольного пека, тем ниже маслостойкость и химическая стойкость, однако данный факт менее важен для под­водных композиций. В рецептуре, удовлетворяющей требованиям Министерства обороны Великобритании (ВМС) около 60—65% общего количества связующего составляет каменноугольный пек. Обычно выбирают каменноугольный пек в соответствии с совме­стимостью с эпоксидной смолой, и хотя он считается инертным, тем не менее может реагировать с эпоксидными группами вслед­ствие содержания в каменноугольном леке-фенольных гидроксиль­ных групп. В связи с этим каменноугольный пек часто вводится в отвердитель двухупаковочной композиции ибо, в противном случае, снижается гарантийный срок хранения композиции.

*

Типичный состав двухупаковочной краски для подводной части судна

После смешения компонентов краска наносится методом без­воздушного распыления с образованием сухого покрытия толщи­ной 125 мкм. Жизнеспособность при 15 °С составляет около 4 ч. Скорость реакции удваивается при увеличении температуры на 10 °С и сокращается наполовину при аналогичном понижении температуры. Таким образом, краска может иметь жизнеспособ­ность в пределах от 8 ч при 5 °С до 2 ч при 25 °С. Скорость отверж­дения также влияет на возможность нанесения последующих слоев краски.

Для достижения удовлетворительной межслойной адгезии и во избежание вспучивания точно определяются максимальное и ми —

Низальное время нанесения последующего слоя в зависимости от температуры нанесения.

Данный тип композиции может быть использован как для судов на стадии их сборки, так и при их ремонтной окраске.

В первом случае возникает проблема, заключающаяся в том, что шротивообрастающее покрытие наносится непосредственно перед сдачей судна в эксплуатацию, а это может произойти зна­чительно позже оптимального времени, необходимого для нане­сения наружного слоя по эпоксидной краске с каменноугольным пеком. Тогда используют так называемое «адгезивное покрытие». Требования к адгезивным покрытиям также точно определены Министерством обороны Великобритании. Состав, удовлетворяю­щий данному требованию, приведен ниже:

Содержание, %

TOC o "1-5" h z люминиевая пудра (не всплывающая) 14,0

Основной сульфат свинца 14,0

Гильеонит (битум) 22,4

Льняное полимеризованное масло, 5,0 Па-с 5,6

Нефтяной пек 90/160 44,0

100,0

Адгезивное покрытие наносится методом безвоздушного рас­пыления, в результате чего высохшая пленка имеет толщину порядка 50 мкм. Благодаря этому противообрастающее покры­тие можно наносить непосредственно перед спуском судна на воду.

В других красках для подводной части судов могут также использоваться хлоркаучук и виниловые смолы (см., например, монографию Банфилда [2] по этому вопросу).