сотрудник
г. Москва и Московская область, Россия
сотрудник
г. Москва и Московская область, Россия
студент
г. Москва и Московская область, Россия
студент
г. Москва и Московская область, Россия
ГРНТИ 67.09 Строительные материалы и изделия
ББК 383 Строительные материалы и изделия
Силикатная краска, благодаря своим качествам, таким как атмосферостойкость, способность к диффузии углекислого газа и водяного пара, хорошая адгезия, занимает особое место в отделке фасадов зданий, в частности при ее использовании на минеральных подложках. Главной задачей данной работы является модернизация фасадной силикатной краски на основе жидкого калиевого стекла с целью повышения эффективности показателей, а именно, при-дание ей свойств и характеристик краски, относящейся к группе горючести материалов –негорючие. В статье предложен новый оптимальный компонентный состав, отвечающий основным российским стандартам и зарубежной нормативно-технической документации. Выделены и проанализированы основные технические характеристики материала и входящего сырья, также уделено внимание применяемым методикам исследования. Определены основные физико-механические свойства получившегося продукта: условная вязкость, плотность, массовая доля нелетучих веществ, адгезия покрытия, период силикатизации, степень перетира, смываемость пленки, стойкость к статическому воздействию воды, сопротивление паропроницанию, условная светостойкость покрытия, группа горючести, атмосферостойкость, прогнозируемый срок службы в различных условиях. В результате испытаний была получена фасадная краска с улучшенными техническими характеристиками, которая может применяться для всех типов зданий и сооружений.
фасад, лакокрасочные материалы, пожаробезопасность, силикатная краска, негорючесть, фасадная краска, отделочный материал, краска
Фасады зданий в наибольшей степени подвержены влиянию неблагоприятных факторов, таких как атмосферные осадки, перепады температур и влажности, ультрафиолетовое облучение, действие термических нагрузок. Из-за этогоони разрушаются, теряют свою выразительность и несущую способность. Таким образом при проектировании здания или сооружения следует учитывать, что кроме архитектурной выразительности, они должны соответствовать эксплуатационным характеристиками требованиям нормативно-технической документации, таким как, пожарная безопасность, износостойкость, цветоустойчивость, прочность фасада.
При возникновении пожара, фасад может способствовать распространению пламени, создавая угрозу жизни и здоровью находящихся в здании людей, чтобы избежать воздействия пожаров или хотя бы снизить их активность в РФ был разработан и введен в действие
ГОСТ 30244-94.
При возгорании – неприятных последствий уже не избежать. Можно лишь сделать всё возможное, чтобы свести к минимуму существующие риски. Противопожарная защита имеет множество форм и вариантов решения, одна из возможностей – огнезащитная краска. Эти отделочные материалы отличаются от тех, которые применяются для внутренних работ своей максимальной сопротивляемостью внешнему воздействию окружающей среды. Кроме того, краски для облицовки внешней поверхности стен должны сочетать в себе все качественные показатели и быть долговечными.
Путем сбора статистических данных, было установлено, что не так много российских производителей лакокрасочной продукции производят негорючие ЛКМ. Представленные продукты на рынке, в основном, предназначены для внутренних работ и, выпускаясь в премиум-сегменте, имеют достаточно высокие цены. Поэтому нами было принято решение разработать новую рецептуру негорючей силикатной краски среднего ценового уровня.
Силикатные краски являются весьма долговечным и надежным отделочным материалом. Они изготавливаются на основе полимерных дисперсий и жидкого калиевого стекла. Главной отличительной особенностью силикатных красок от других видов является повышенный показатель влагостойкости, максимальное паро- и воздухопроницание, а за счет высокой щелочности (значение водородного показателя рН допускается от 10 до 11) не допускает появления на фасадной части стеныплесени и грибков. Краска обладает хорошей адгезией благодаря окремнению к минеральным подложкам, а также может использоваться для реставрационных работ, т.к. обладает устойчивой пигментацией.
Любые силикатные составы для фасада должны соответствовать определенным требованиям, характеризующим качество материала. Так как мы разрабатываем силикатную негорючую краску, основные технические характеристики должны соответствовать ГОСТ 18958-73, ГОСТ 30244-94, а также техническим параметрам по DINEN 1062:
Сухая пигментная часть красок должна удовлетворять требованиям [1], [2], [3]:
- Содержание влаги – не более 1,5 %,
- Тонкость помола, по ГОСТ 3584-73, остаток на сетке после мокрого просеивания – не более 3,0 % [4].
Жидкое калийное стекло должно удовлетворять требованиям:
- Внешний вид – жидкость желтоватого или зеленоватого оттенка
- Содержание оксида калия – от 10,2 до 12,5 %
- Содержание двуокиси кремния – от 20,0 до 26,0 %
- Кремнеземистый модуль–от 2,5 до 4,0
Краска, готовая к применению, должна удовлетворять требованиям:
- Цвет – должен соответствовать утвержденному эталону в пределах вилки цветов
- Укрывистость – не более 650,0 г/м2
- Период силикатизации – не более 8,0 ч.
- Вязкость по воронке ВЗ-4 – 14–16 с.
Помимо данных показателей готовый продукт должен характеризоваться как: для наружных работ, термостойкий лакокрасочный материал, влагостойкий, огнезащитный.
Согласно заданным параметрам, разрабатываемая краска должна соответствовать группе горючести НГ (табл. 1).
Таблица 1
Характеристики группы горючести НГ строительный материалов [1]
|
Группа горючести материалов |
Параметры горючести |
||
|
Прирост температуры в печи не более, °С |
Потеря массы образца не более, % |
Продолжительность устойчивого пламенного горения не более, с |
|
|
НГ |
50 |
50 |
10 |
Благодаря соответствию данным стандартам, разрабатываемая краска обеспечит не только прочность, долговечность покрытия, но исохранениемикроклимата внутри помещения.
Проведя все необходимые исследования и сделав порядка 30 пробных замесов в лабораторных условиях нами была разработана следующая оптимальная рецептура силикатной негорючей краски, компоненты которой сведены в табл. 2.
Таблица 2
Рецептура силикатной негорючей краски
|
Компоненты |
Процентное соотношение, % |
|
Вода |
10,00–30,00 |
|
Диспергатор |
0,20–0,60 |
|
Пеногаситель |
0,10–0,50 |
|
Наполнитель (мрамор молотый) |
25,00–40,00 |
|
Наполнитель (каолины) |
5,00–10,00 |
|
Наполнитель (волокнистый) |
0,20–0,60 |
|
Диоксид титана |
4,00–7,00 |
|
Жидкое калиевое стекло |
30,00–45,00 |
|
Растворитель |
0,30–0,60 |
|
Силиконовая добавка (гидрофобизатор) |
0,50–1,00 |
*Для сохранения уникальности данной рецептуры процентное соотношение указано с некой дельтой, из чего следует множество вариантов возможных исполнений.
Для определения технических показателей существует ряд методов испытаний, с помощью которых определяется соответствие краски заданным требованиям. Большинство тестов производится в лабораторных условиях на специализированном оборудовании.
Отбор проб производилсяпо ГОСТ 9980.2
Для подготовки средней пробы к исследованиям по ГОСТ 28196 п. 4.2 и по ГОСТ 8832 с поверхности материала была удалена пленка, далее испытуемый материал был тщательно перемешен до однородного состояния [5].
Допускается определять цвет и внешний вид пленки на образцах после испытаний по показателю «Укрывистость высушенной плёнки» по ГОСТ 28196 п.4.3. Укрывистость высушенной пленки возможно определить двумя методами, а именно:
1. Метод нанесения материала на лабораторную карту
2. Метод нанесения на стеклянную пластинку по ГОСТ 8784 раздел 1
Для определения укрывистости высушенной пленки в данной работе был использован метод 1. Для этого на лабораторную карту с левой стороны была нанесена, с помощью ракли, исследуемая проба в 1 слой, толщиной 250 мкм, с правой – контрольный образец. После сушки 1 час, в помещении при температуре воздуха (20+2) °С, было произведено визуальное сравнение исследуемой пробы с контрольным образцом при естественном дневном свете. [6]
Так как силикатные краски относятся к высоковязким продуктам, следовательно, измерить вязкость с помощью вискозиметра ВЗ-246, даже с наибольшим размером сопла, не представляется возможным, поэтому вязкость была измерена с помощью воронки ВЗ – 4 по ГОСТ 8420.
Для определения pH-диапазона использовали pH- метр со стеклянным электродом, погрешность измерения не более 0,1, пластмассовый стаканчик (объемом 240 мл, высотой 8 см, верхним диаметром 6,7 см, нижним диаметром 5,2 см.), дистиллированная вода по ГОСТ 6709.Все испытания проводились в соответствии ГОСТ 52020 п. 9.4. [7]
Так же нами проводились исследования по определению массовой доли нелетучих веществ по ГОСТ 31939.
Для обработки результатов массовую долю нелетучих веществ (X), в процентах, рассчитывали по следующей формуле:
X = m2/ m1·100 (1),
где m1 – масса пробы, взятая для испытания, г;
m2 – масса сухого остатка, г.
За результат анализа приняли среднее арифметическое результатов двух параллельных определений. Окончательный результат округлили до десятых долей [8].
Плотность была определена по ГОСТ Р 53654.1.
Адгезию покрытия испытывали согласнос.
Период силикатизации по ГОСТ 18958 п. 4.14.
Степень перетира по ГОСТ Р 52753.
Стойкость к статическому воздействию воды по ГОСТ 9.403. метод А.
Сопротивление паропроницаемости по ГОСТ 25898.
Условную светостойкость покрытия по ГОСТ 21903.
Атмосферостойкость по ГОСТ Р 52020 п.9.7.
Прогнозируемый срок службы по ГОСТ 9.401 приложение 10.
Негорючесть согласно ГОСТ 30244-94.
Контроль концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны определялся по ГОСТ 12.1.014 и ГОСТ 12.1.016.
Лабораторный контроль на соответствие показателей безопасности материалов (миграция химических веществ в атмосферный воздух из высушенных покрытий, обработанных материалами) при изготовлении лабораторных замесов требованиям «Единых санитарно – эпидемиологических и гигиенических требований к товарам, подлежащим санитарно – эпидемиологическому надзору (контролю)» осуществляла Испытательная лаборатория, аккредитованная в установленном порядке, по методикам, утвержденным МЗ РФ.
Учитывая процентное соотношение сырья, способ применения, при использовании краски вредные вещества в воздух рабочей зоны не выделяются.
При использовании краски она не создает в атмосферном воздухе специфического запаха, превышающего допустимую норму – 2 балла. Краска не содержат сиккативы, в т.ч. свинецсодержащие пигменты и не выделяет в модельные среды (воздух) химические вещества 1 класса опасности, а содержание остальных веществ не превышает ПДК с.с, ОБУВ для атмосферного воздуха в соответствии с требованиями Единых СанЭ и Г требований, утвержденных решением № 299 от 28.05.2010 года. При выделении из формирующегося покрытия, обработанного краской нескольких химических веществ, обладающих суммацией действия, сумма отношений концентраций к их ПДК не превышает 1. Из высушенного покрытия, обработанного краской, химические вещества в атмосферный воздух не выделяются. [9]
Полученная нами негорючая силикатная краска, соответствующая группе А2 по DIN 4102 [10], не является пожаровзрывоопасным материалом. При производстве, испытании и применении краски, нами соблюдались требования пожарной безопасности по Техническому регламенту о требованиях пожарной безопасности № 123-ФЗ и ГОСТ 12.1.004.
Данные испытаний были сведены в
таблицу 3.
Таблица 3
Физико-механические показатели силикатной негорючей краски
|
Наименование показателей |
Значение |
Методы испытаний |
|
1. Внешний вид плёнки |
После высыхания материалы должны образовывать плёнку с ровной однородной матовой поверхностью |
по ГОСТ 29319 |
|
2. Цвет плёнки и краски |
белый |
|
|
3.Укрывистость высушенной плёнки: 3.1 Метод нанесения на лабораторную карту 3.2 Метод нанесения на стеклянную пластинку, г/м2, не более |
Должна находиться в пределах допустимых отклонений, установленных контрольными образцами |
по ГОСТ 8784 |
|
200 |
||
|
4. Условная вязкость с помощью воронки |
14 |
По ГОСТ 8420 |
|
5. Плотность, г/см3, не менее |
1,53 |
По ГОСТ 28513 |
|
6. рН, при температуре (20+2) °С, не менее |
10,00 |
По ГОСТ 52020 п.9.4 |
|
7. Массовая доля нелетучих веществ, % |
67,50 |
По ГОСТ 31939 |
|
8. Адгезия покрытия, баллы, не более: -к штукатурке |
1 |
По ГОСТ 31149 |
|
9. Период силикатизации, ч, не более |
8 |
По ГОСТ 18958 п.4.14 |
|
10. Степень перетира, мкм, не более |
70 |
По ГОСТ Р 52753 |
|
11.Смываемость пленки, г/м2, не более |
2 |
По ГОСТ Р 52020 п.9.5 |
|
12. Стойкость к статическому воздействию воды при температуре (20+2) °С , ч, не менее |
24 |
По ГОСТ 9.403, метод А |
|
13. Сопротивление паропроницанию, м2·ч·Па/мг |
0,14 |
По ГОСТ 25898 |
|
14. Условная светостойкость покрытия, ч, не менее |
24 |
По ГОСТ 21903 |
|
15. Группа горючести |
НГ |
По ГОСТ 30244 |
|
15.Атмосферостойкость, срок службы, год, в условиях эксплуатации: У1, ХЛ1УХЛ1 У2,У3, ХЛ2,УХЛ2,ХЛ3, УХЛ3 |
Атмосферостойкое 2 |
По ГОСТ Р 52020 п. 9.7 |
|
15.Прогнозируемый срок службы в условиях эксплуатации У1, ХЛ1, УХЛ1, г, не менее |
10 |
По ГОСТ 9.401, приложение 10 |
В результате проведенной работы нами был получен готовый к применению негорючий, атмосферостойкий, обладающий высокой паропроницаемостью материал на силикатной основе для покрытий минеральных фасадных подложек и содержащий в качестве связующего вещества жидкое калиевое стекло с органическими стабилизаторами. Данный продукт может использоваться для наружных работ во всех типах зданий и сооружений. Полученная краска образует пожаробезопасное покрытие и носит рекомендательный характер для детских дошкольных и образовательных учреждений, для реставрационных работ, культурно-массовых и жилых типов зданий. Согласно полученным данным испытаний краска полностью соответствует как Российским нормативным документам, а именно ГОСТ 18958-73 и ГОСТ 30244-94, а также техническим параметрам зарубежных стран (DINEN 1062). Несмотря на важность данного продукта, в ходе работы нам не удалось выявить прямых конкурентов данной краски (представленные на рынке аналоги, а именно негорючие краски, предназначены для внутренних работ, в том числе для окрашивания путей эвакуации) а, следовательно, можно сделать вывод о незанятости данной ниши.
1. ГОСТ 30244-94 Материалы строительные. Методы испытания на горючесть.
2. ГОСТ 18958-73 Краски силикатные.
3. DINEN 1062 Краски и лаки. Лакокрасочные материалы и лакокрасочные системы для наружной окраски минеральных поверхностей и бетона. Часть 1. Классификация.
4. ГОСТ 6613-86 Сетки проволочные тканые с квадратными ячейками. Технические условия.
5. ГОСТ 9980.2-2014 Материалы лакокрасочные и сырье для них. Отбор проб, контроль и подготовка образцов для испытаний.
6. ГОСТ 8784-75 (СТ СЭВ 5904-75) Материалы лакокрасочные. Методы определения укрывистости.
7. ГОСТ Р 52020-2003 Материалы лакокрасочные воднодисперсионные. Общие технические условия.
8. ГОСТ 31939-2012 (ISO 3251:2008) Материалы лакокрасочные. Определение массовой доли нелетучих веществ
9. ГОСТ 12.1.004-91 Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Пожарнаябезопасность. Общиетребования.
10. DIN 4102 Огнестойкость строительных материалов и конструкций. Часть 1. Строительные материалы, термины и определения, требования и испытания
