Что такое кремнийорганическая краска и где она применяется

Что такое кремнийорганическая краска

Кремнийорганическая краска – это красящий материал, созданный на основе полиорганосилоксановых полимеров. Многокомпонентная суспензия, содержащая различные красящие пигменты, в которую могут добавляться в зависимости от нужных эксплуатационных характеристик модифицирующие добавки, силиконовые смолы и органические растворители.

Существует два вида кремнийорганической краски:

• С ограниченным уровнем термостойкости. По большей части применяется для окрашивания фасадов строений, выпускается в широкой палитре. Ограничения связаны с термостойкостью пигментов, которые входят в состав эмали. При температуре выше +150 ˚C структура пигментов разрушается и покрытие утрачивает свой цвет. Срок эксплуатации этой категории эмалей 10 – 15 лет.
• Термостойкая. Применяется для предотвращения коррозии на стальных, титановых и алюминиевых поверхностях, для защиты от длительного температурного воздействия или влажный среды деталей промышленного оборудования. Эту категорию эмали часто применяют для покраски печей, дымоходов, каминов и другого отопительного оборудования во избежание снижения прочности материалов, подверженных кристаллизации солей.

Подготовка красящих веществ к нанесению на поверхности

Кремнийорганическая эмаль продается уже готовой к употреблению, и никаких манипуляций перед ее употреблением производить не нужно. Если она по каким-то причинам загустела, ее можно развести до необходимой консистенции ксилолом или толуолом. После того как разбавители будут добавлены в основной красящий состав, полученную смесь необходимо тщательно перемешать.

Не рекомендуется разбавлять лаки и краски с целью уменьшения их расхода, так как в этом случае пленка, образуемая разбавленной краской, будет иметь более низкие показатели прочности и качества, понизится ее декоративность и водостойкость.

Состав

Основное преимущество кремнийорганической краски – её термостойкость – достигается благодаря большей энергии связи атомов кремния и кислорода в макромолекуле кремнийорганического соединения по сравнению с обычным углеродосодержащим полимером.

В состав кремнийорганической краски добавляют антикоррозийные вещества для улучшения защиты от меняющихся погодных условий, этилцеллюлозу и акриловые лаки для уменьшения времени высыхания, карбидные слои и эпоксидные смолы для лучшей устойчивости к агрессивным механическим повреждениям.

Разнообразие цветовых оттенков достигается добавлением в структуру эмали органических и неорганических пигментов, которые не теряют цвет при температуре до +150 ˚C.

Гидрофобизаторы

Особенности и свойства, которыми обладают кремнийорганические материалы, позволили использовать полимеры для обеспечения защитных гидроизолирующих функций, применив метод гидрофобизации. Этот способ очень качественно и эффективно решает вопрос с водонепроницаемостью различных поверхностей при помощи гидрофобизаторов.

Гидрофобизатор представляет собой разновидность готовых растворов или концентрированных составов, которые обладают водоотталкивающим эффектом, не создавая при этом поверхностного пленочного слоя.

Обработка поверхности методом гидрофобизации предполагает использование для пропитки различных поверхностей кремнийорганических и акриловых растворов.

1. увеличивает прочность пропитанного составом материала,
2. испаряет из него влагу,
3. сохраняет при этом паропроницаемость тщательно обработанных поверхностей,
4. предохраняет ее от пылевых загрязнений, проступания солевых пятен,
5. позволяет значительно уменьшить расходы всех существующих видов лакокрасочных материалов.

Основные характеристики

Кремнийорганические краски используют для наружной отделки. Эта категория лакокрасочных материалов соответственно обладает характеристиками, необходимыми для окрашивания поверхностей, находящихся на открытом воздухе:

• Устойчивость к ультрафиолету. Высокая сопротивляемость воздействию солнечных лучей;
• Водопроницаемость (абсорбция). После полного высыхания краски проникновение воды не наблюдается;
• Способность к истиранию: стойкость достигает более трёх с половиной тысяч циклов;
• Время высыхания. Полностью высыхает в течение двух часов после нанесения последнего слоя;
• Термоустойчивость. Термостойкие эмали выдерживают температуру до +600 ˚C.

Животноводство

Применение кремнийорганических соединений в животноводстве основано на том, что кремний активно участвует в формировании костей и соединительных тканей, обменных процессах. Этот микроэлемент жизненно необходим для роста и развития домашних животных.

Как показывают исследования, введение в рацион питания птицы и скота добавок с кремнийорганическими веществами способствует увеличению живой массы, снижению падежа и затрат корма на единицу прироста, увеличению метаболизма азота, кальция, фосфора. Использование таких препаратов у коров также помогает в профилактике акушерских заболеваний.

Плюсы и минусы

Плюсы кремнийорганических ЛКМ:

• Покрасочные работы можно проводить при температуре от + 40 до -20 ˚C;
• Покрытие выдерживает экстремальные температурные условия (от -60 до +150, +600 ˚C в зависимости от термоустойчивости);
• Продолжительный срок службы: более 15 лет;
• Прекрасная защита от коррозии и попадания влаги;
• Большой выбор цветов;
• Хорошие электроизоляционные свойства;
• Относительно невысокая цена;
• Не растворяются в большинстве растворителей и химически инертны по отношению к большинству химических реактивов.

Минусы кремнийорганических ЛКМ:

• Сильные токсичные испарения, выделяемые составом при высыхании, очень вредны для человека;
• Непосредственный контакт с кремнийорганической краской в течение длительного времени воздействует на слизистые человека и наносит вред здоровью;
• Кремнийорганика может использоваться только для наружных работ;
• Нельзя наносить на влажные поверхности: после дождя, снега или инея.

Применение

Благодаря приобретенным в процессе изготовления кремнийорганических составов свойствам, лакокрасочная продукция этого типа завоевала огромную популярность в сфере выполнения наружных ремонтно-строительных и отделочных работ.

Строительные организации поняли, что краски с такими прекрасными характеристиками смогут обеспечить не только качественную и надежную защиту поверхностей, но и
прекрасно декорировать стены сооружаемых зданий.
Широкие возможности и доступные цены позволили использовать кремнийорганические краски в таких важных сферах как:

• строительство;
• судостроение;
• атомная энергетика;
• портовые конструкции;
• электростанции;
• машиностроение;
• химическая промышленность;
• газовая и нефтяная промышленность;
• дорожно-разметочные покрытия;
• высоковольтные линии;
• гидроизоляция;
• мосты;
• опоры;
• трубопроводы;
• дымоходы;
• гидротехнические сооружения.

Кремнийорганическим лакокрасочным материалом покрывают магистральные трубопроводы и строительную штукатурку, красят мосты и кирпичные здания, наносят на горячие поверхности дымоходов и окрашивают холодные магистрали, транспортирующие хладогенные вещества.
Сам процесс окрашивания поверхностей практически ничем не отличается от окраски другими видами лакокрасочных материалов. Тот же краскопульт, те же кисточки, валики, аэрограф. Эмали можно приобрести уже полностью готовыми к применению, а значит осуществлять манипуляции с кремнийорганическим составом не нужно.

Загустевшую краску разбавляют ксилолом, а также применяют для этой цели толуол. Но чрезмерное разбавление красок с благородной целью уменьшения ее расходов не целесообразно из-за потери составом своих первоначальных свойств и ухудшения качества используемого продукта.

Не следует окрашивать влажные и мокрые поверхности кремнийорганическими красками, присутствующая влага разбавит еще сырой лакокрасочный материал и он также потеряет приобретенные им очень ценные свойства.

Используют краску и в пищевой промышленности, но к применению этого вида продукции существуют установленные свои санитарные нормы и требования. Согласно установленных стандартов материал разделяется на два вида:

1. лакокрасочные материалы, которые могут применяться на всех без ограничения поверхностях;
2. краски, на которые существуют ограничения.

К первому виду относятся составы, применяемые в общественных сооружениях, школах, детских учреждениях, больницах. Такими красками можно окрашивать поверхности на кухне, столовой, в комнатах. Безопасность и качество материала гарантируется соответствующими законодательными нормами.

Как выбрать фасадную краску читайте в нашей статье.

Второй вид предполагает его использование только для некоторых разрешаемых санитарными нормами видов работ. С перечнем возможного использования таких кремнийорганических красок можно ознакомиться в инструкции по применению на жестяных банках.

Где применяется

Краска кремнийорганическая фасадная широко применяется в строительстве для декоративного атмосферостойкого окрашивания наружных поверхностей зданий и сооружений. Используется также для защитного покрытия кирпичных, бетонных, каменных, оштукатуренных деревянных и предварительно загрунтованных металлических элементов строений.

Гидрофобные свойства краски находят применение при защитном окрашивании фундаментов строений и поверхностей из шифера.

Кремнийорганическая эмаль с высокой термостойкостью широко используется в промышленности для окрашивания и защиты различных нагревательных приборов, деталей электродвигателей, трансформаторов и двигателей внутреннего сгорания. В качестве зашиты от воды и коррозии металлов применяется в мостостроении, судостроении, для окрашивания опор и портовых конструкций.

Нашла широкое применение на всех промышленных производствах и предприятиях народного хозяйства, где требуется работа механизмов, устройств, резервуаров и помещений в экстремальных температурных или атмосферных условиях.

Анализ

Анализ кремнийорганических соединений проводится в нескольких направлениях:

• Определение физических констант (температура плавления, температура кипения и другие характеристики).
• Качественный анализ. Для обнаружения соединений этого типа в лаках, маслах и смолах исследуемый образец сплавляют с карбонатом натрия, экстрагируют водой, затем воздействуют молибдатом аммония и бензидином. Если кремнийорганическое вещество присутствует, то образец окрашивается в синий цвет. Существуют и другие способы выявления.
• Количественный анализ. Как для качественного, так и для количественного исследования кремнийорганических соединений применяются методы инфракрасной и эмиссионной спектроскопии. Используются и другие способы – золь-гель анализ, масс-спектроскопия, ядерный магнитный резонанс.
• Детальное физико-химическое исследование.

Предварительно производят выделение и очистку вещества. Для твердых составов разделение соединений делают на основе их различной растворимости, температуры кипения и кристаллизации. Выделение химически чистых органических соединений кремния часто осуществляют с помощью фракционной перегонки. Жидкие фазы разделяют при помощи делительной воронки. Для смесей газов применяют абсорбцию или сжижение при отрицательных температурах и фракционирование.

Производство в России

Ведущее предприятие по разработке кремнийорганических соединений в России – ГНИИХТЭОС. Это комплексный научный центр, который занимается созданием промышленных технологий по изготовлению соединений на основе кремния, алюминия, бора, железа и других химических элементов. Специалисты данной организации разработали и внедрили кремнийорганические материалы более 400 наименований. В составе предприятия имеется опытный завод по их выпуску.

Однако Россия в общемировой динамике развития производства органических соединений на основе кремния сильно уступает другим странам. Так, за последние 20 лет промышленность Китая нарастила выпуск этих веществ почти в 50 раз, а Западная Европа – в 2 раза. В настоящее время производство кремнийорганических соединений в России осуществляется в «КЗСК-Силикон», АО «Алтайхимпром», на Редкинском опытном (Чувашская республика), ОАО «Силан».

Меры безопасности во время проведения окрашивания

Средство отличается токсичностью и пожароопасным свойством. По этой причине мастер должен надевать защитные перчатки, респиратор, если выбран пневматический метод, то потребуются очки, либо маска. В помещении должно быть обеспечено хорошее проветривание.
Краска не должна использоваться вблизи открытых источников огня, необходимо наличие средств для тушения пожара во время работы. Могут применяться песок, огнетушитель с пеной или углекислотный. Возможно использование для тушения распыление воды тонким образом.

Мастер должен надевать защитные перчатки, респиратор, если выбран пневматический метод, то потребуются очки, либо маска.

Общие сведения

Краткое описание продукта №174

Продукт №174 будет относиться к группе однокомпонентных составов, которые имеют достаточно высокую устойчивость к ультрафиолетовым лучам. В качестве базы будут выступать кремнийорганические лаки с добавлением растворителей, окрашивающих пигментов и модифицирующих добавок. Покрытие легко наносить и оно характеризуется прекрасным уровнем адгезии с обрабатываемым основанием. При всей прочности застывшая пленка может пропускать сквозь себя пар и воздух, что очень актуально при использовании эмали на фасадах жилого помещения.

Свойства и технические характеристики

Технология создания термоустойчивой эмали регулируется в ТУ, причем в нормативном документе сказано, что конечный продукт должен иметь такие свойства:

• Вязкость (посредством измерения вискозометром) модели ВЗ-246 – не меньше двадцати единиц.
• Устойчивый к воздействию максимальных температур (+150 градусов) – не меньше трех часов.
• Прочность покрытия, которое застыло, на удар (посредством прибора У-1) до сорока единиц.
• Твердость должна составлять не менее 0.3 относительных единиц.
• Эластичность пленки на изгибе должна составлять не меньше 0.1 см.
• Уровень адгезии состава с основанием составляет 2 балла.
• Устойчивость к воздействию воды составляет 2 суток.
• Долевое содержание нелетучих веществ (в зависимости от света) от 35 до 55%.

Данная эмаль представляет собой матовое однородное покрытие, причем время просыхания одного слоя до третьей степени составляет примерно пару часов (при условии, что температура будет +20 градусов). На строительном прилавке есть составы бежевого, белого, яркого желтого, красного, синего, серого, зеленого, серебристого и черного цвета.

Область применения

Еще состав активно применяют для таких сфер:

1. Строительство транспорта – защитное покрытие помогает предотвращать появление коррозии на элементах мостов, эстакад, путепроводов, бетонных и металлических опор, ригелей и прочего.
2. Энергетическая отрасль – покрытие будет защищать металлические фасады и конструкции, а также подвергаются воздействию температуры от -60 до +150 градусов.
3. Металлургия – эмаль применяется для антикоррозийной обработки зданий, а также сооружений производственного предназначения.
4. Химическая промышленность – составы такого типа используют для того, чтобы придавать презентабельный внешний вид сооружения из бетона и металла, которые подвергаются воздействиям агрессивных сред.
5. Гражданское строительство и агропромышленные комплексы – защитный слой кремнийорганической эмали КО-174 применяют для декоративного типа окрашивания, а также антикоррозийной обработки фасадов и емкостей с разным назначением.

Так как такую эмаль в разных цветах можно купить в каждом специализированном магазине, то состав будет пользоваться большой популярностью и для частного строительства. Этому будет способствовать тот факт, что эмаль можно наносить даже в экстремальных условиях – при вариации температур от – 30 до +40 градусов.

Малярные работы

Для отделки фасадов зданий применяют различные кремнийорганические эмали (например, КО-174, «силал-80»).

Эмаль КО-174 представляет собой суспензию пигментов и наполнителей в кремнийорганическом лаке КО-85, разбавленном растворителем (смесью бутилацетата, ацетона, ксилола и толуола). Твердеет эмаль в результате испарения растворителя. После высыхания образует однородную полуматовую пленку. Цвет высохшей пленки должен соответствовать эталону.

Вязкость эмали по вискозиметру ВЗ-1 (сопло 2,5 мм) при температуре 20°С — 25—40с, содержание сухого остатка — 28% (не менее). Время высыхания при температуре 18—25°С (не более) — 2 ч. Прочность пленки при изгибе по шкале гибкости не более 3 мм; твердость по маятниковому прибору — 0,32 (не менее).

Эмаль обладает хорошей адгезией к бетону, а покрытие из нее — высокой прочностью, водонепроницаемостью и долговечностью и выдерживает более 200 циклов переменных воздействий положительных и отрицательных температур, увлажнения и облучения в климатических камерах. Эмаль изготовляют различных цветов (белого, желтого, кремового, голубого, розового) на химических заводах и доставляют на строительные объекты в готовом к употреблению виде.

Загустевшую эмаль разбавляют разжижителем Р-5 (смесь 30% бутилацетата, 30% ацетона и 40% ксилола) до рабочей вязкости 25—35 с (по ВЗ-1) и тщательно перемешивают.

Перед нанесением эмали фасад очищают от пятен, грязи, пыли, непрочной пленки металлическими щетками, стальным скребком или шпателем, сглаживают недостаточно тщательно офактуренные бетонные поверхности, удаляя с них зерна песка и следы затирки лещадью или торцом сухого бруска из древесины хвойных пород. Затем обдувают сжатым воздухом или обрабатывают пылесосами. Обязательно проверяют влажность бетона, которая не должна превышать 8%.

Наносят эмаль за два-три раза кистями, малярными валиками или краскораспылителями (рис. 97), каждый последующий слой через 1—2 ч после нанесения предыдущего. Для улучшения декоративных свойств на полностью высохшее эмалевое покрытие дают набрызг этой же эмали другого цвета.

Рис. 97. Окраска фасада кремнийорганической эмалью КО-174 краскораспылителем с люльки

На окрашенных поверхностях не допускаются пятна, отлипы, морщины, потеки, пропуски и просвечивание нижележащих слоев эмали.

Эмали токсичны, поэтому их применяют только для наружных работ при температуре ниже 4°С. При длительном воздействии на дыхательные пути эмали оказывают наркотическое действие и раздражают слизистую оболочку, поэтому рабочие должны пройти инструктаж о правилах техники безопасности при работе с эмалями, а технический персонал строительного объекта должен следить за строгим их соблюдением.

Дефекты на поверхности, окрашенной кремнийорганической эмалью, причины их возникновения и способы устранения в основном такие же, как и для перхлорвиниловых окрасок.

Краска «силал-80» представляет собой суспензию пигментов и наполнителей в смеси силиконового и алкидно-стирольного лаков и предназначена для декоративной и защитной отделки наружных элементов зданий, сооружений и конструкций из бетона, кирпича, асбестоцемента и оштукатуренных поверхностей. Может быть использована при отделке новых поверхностей и при ремонте зданий. Ее можно наносить на поверхности, ранее окрашенные перхлорвиниловыми кремнийорганическими красками, импортными составами типа «Фасадекс», «Колофас» и др.

Состав краски (% по массе): лак «силикон 1» (полиметилфенилсилоксан) — 9,26; алкидно-стирольный лак — 20,4; двуокись титана — 20,3; мел — 39,34; модифицированный аэросил — 0,2; диоктилфталат — 1,2; ксилол — 9,3.

Перед окраской бетонные поверхности подготавливают: заделывают трещины, раковины составом, приготовленным по следующему рецепту: краска «силал-80», мел, песок — по 20, акрилатные олигомеры — 10, цемент — 30.

Состав готовят в лопастной мешалке: последовательно загружают краску, акрилатные олигомеры и наполнители; все перемешивают в течение 25—30 мин до получения однородной массы вязкостью 14—16 см (по стандартному конусу).

Краску наносят кистью, валиком и краскораспылителями за два раза. Для первого грунтовочного слоя краску разбавляют ксилолом до вязкости 40—50 с (по ВЗ-4), после высыхания грунтовочного слоя красят составом вязкостью 60—100 с (кистью или валиком) или 50—60с (распылителем).

Характеристика краски «силал-80»: вязкость (по ВЗ-4) при температуре 20°С — не менее 50 с; степень перетира — не более 70 мкм; время высыхания при (20±0,5)°С — не более 20 ч; укрывистость — не более 120—180 г/м2.