Міністерство освіти і науки України

Управління освіти і науки Черкаської облдержадміністрації

Черкаське територіальне відділення МАН України

                                                                      Відділення: технічних наук

Секція: матеріалознавство

ДОСЛІДЖЕННЯ ЯКОСТІ ФАРБ  ВІТЧИЗНЯНИХ ВИРОБНИКІВ

Роботу виконав:

Піщаний Богдан Володимирович,

учень ІІІ курсу, групи № 6 (11 клас)

Державного навчального закладу

«Черкаське вище професійне

училище будівельних технологій»

Науковий керівник:

Чумак Жанна Дмитрівна,

викладач фізики та астрономії

Державного навчального закладу «Черкаське вище професійне училище будівельних технологій»

ДОСЛІДЖЕННЯ ЯКОСТІ ФАРБ  ВІТЧИЗНЯНИХ ВИРОБНИКІВ

Піщаний Богдан Володимирович

Державний навчальний заклад «Черкаське вище професійне училище будівельних технологій», ІІІ курс (11 клас), м. Черкаси

Науковий керівник: Чумак Жанна Дмитрівна, викладач фізики та астрономії

Актуальність роботи. Впровадження сучасних екологічно безпечних технологій у сучасному світі – найважливіший засіб забезпечення сталого розвитку всієї країни. Досліджуючи дану тему, я переконався, що кожен житель економічно розвиненої країни сьогодні перебуває близько 80% свого часу у закритому приміщенні (офіс,житло), а це більш ніж у 100 разів,ніж  на відкритому повітрі. Зрозуміло, що якість житла значною мірою зумовлює певний вплив на здоров’я та довголіття людини. Зважаючи на надзвичайну актуальність сучасної екологічної ситуації на території України змушує нас, молоде покоління та людей різного віку все більше й більше дбати про своє здоров’я та про екологічні умови власного життя, і саме тому питання екологічної безпеки житлових та робочих приміщень, а також  будівництво з екологічно чистих матеріалів є надзвичайно актуальним у сфері будівництва.

Мета роботи полягає у вивченні більш досконалих, екологічно чистих фарб вітчизняних виробників, що дозволяють зменшити або запобігти шкідливому впливу на здоров’я людей та навколишнє природне середовище умов виробництва міста Черкаси. На основі аналізу екологічності фарб і їх властивостей, дати рекомендації щодо ефективного та практичного використання досліджених серій фарб.

Завдання дослідження: проаналізувати існуючі будівельні фарби, що використовуються в оздоблювальних роботах сучасного будівництва та дослідити вплив і технічні характеристики будівельних фарб різних торгівельних марок.                

Об'єкти дослідження: фарби для внутрішніх та зовнішніх робіт ТМ «TRIORA»: інтер’єрна матова, «шовковиста» зносостійка, ТМ «Зебра» інтер’єрна "INTERIOR" та ТМ «Sniezka»LUXENS фасадна акрилова матова досліджувалися мною у лабораторії навчально-практичного центру з професії «Маляр» ДНЗ «Черкаське вище професійне училище будівельних технологій.

Наукова новизна дослідження у навчально-виробничих майстернях та лабораторіях  ДНЗ «Черкаське вище професійне училища будівельних технологій» дали зробити нам висновки про те, що досліджувальні зразки фарб є сучасно екологічною новинкою вітчизняних виробників, а отримані результати сприятимуть вирішенню конкретних практичних завдань щодо застосування водно-дисперсійних фарб як у будівництві, так і в побуті.

Практичне значення. Результати вивчення особливості фізико-хімічних та екологічних властивостей фарб можуть бути використані:

•                   малярами з метою якісного виконання опоряджувальних робіт, надання приміщенням естетичного вигляду та захисту конструкцій від зовнішнього середовище;
•                   виробниками лакофарбової продукції для покращення  властивостей фарб.

  ЗМІСТ

ВСТУП………………………………………………………………….6

РОЗДІЛ 1.

ОСНОВНІ ВЛАСТИВОСТІ ТА ПРИЗНАЧЕННЯ ФАРБ…………8

1.1. Класифікація  водно - дисперсійних  фарб……............................8

1.2. Водоемульсійні фарби …………………………………………    9

1.3.Акриловіфарби …………………………………………………….10

1.4.Силікатні фарби ………………….………………………… ...10

1.5.Силіконові фарби………………………………………………….11

1.6Мінеральні фарби……………………………………………… 12

РОЗДІЛ 2.

ФІЗИКО-ХІМІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕХНОЛОГІЇВИРОБНИЦТВА ВОДНО- ДИСПЕРСІЙНИХ ФАРБ 13

2.1. Основні компоненти лакофарбових матеріалів…………………    13

2.1.1. Плівкоутворювальні речовини…………………………………    13

2.1.2. Пігменти і наповнювачі …………………………………………..14

2.1.3. Розчинники………………………………………………………15

2.1.4. Допоміжні речовини і добавки…………………………………...16

РОЗДІЛ 3.

ПОКАЗНИКИ ЯКОСТІ ЛАКОФАРБОВОЇ ПРОДУКЦІЇ

ТА ЛАКОФАРБОВИХ ПОКРИТТІВ……………………………………17

3.1.Експлуатаційно-технічні властивостіводно-дисперсійних

фарб……………………………………………………………………….17

3.2. Водостійкість, водопоглинення та гідрофобність……………  ….17

3.3.Морозостійкість……………………………………………………    18

3.4. Світлостійкість та покривність……………………………………..19

3.5. Час і ступінь висихання……………………………………………..20

3.6. Адгезія та клас стійкості до вологого стирання…………………   21

3.7. Біологічна  та екологічність стійкість……………………………   22

РОЗДІЛ 4.

МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ…………………………………………….23

4.1. Визначення органолептичних  показників…………………………24

4.2. Ступень перетиру, білизни та час висихання………………………24

4.3. Адгезійні властивості………………………………………………...26

4.4. В’язкість та морозостійкість фарби…………………………………26

ВИСНОВКИ……………………………………………………………….28

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ………………………………...29

ДОДАТКИ…………………………………………………………………31

ВСТУП

Сучасна будівельна індустрія розвивається дуже швидко. Застосування інноваційних технологій, унікальність рішень для якомога ефективнішого й комфортабельнішого функціонування житлових помешкань дозволяє створювати та рекомендувати забудовникам доволі широкий асортимент перевірених часом і досвідом матеріалів, новітніх методів для експлуатаційного покращення будівельних споруд різного типу.

Останнім часом у технології будівельного виробництва сталися значні зміни, зумовлені появою нових  будівельних матеріалів, сумішей, механізмів і технологічних рішень. Якщо в перші роки будівельного буму ніхто не замислювався про модні тенденції, то сьогодні, головним орієнтиром в будівництві є якість, екологічність, безпечність речовин та матеріалів, котрі нас оточують, і які мають визначальне значення у будівельній індустрії. Саме від якості будівельної продукції залежить показник комфортного, безпечного, здорового й довготривалого перебування людини у помешканнях.

Однак, у процесі вибору того чи іншого засобу для обробки стін житлового помешкання можна стикнутися з дилемою: яким фарбам краще надавати перевагу, чим вони відрізняються між собою, як поєднати помірну вартість,  бажаний рівень якості, екологічність  та безпечність матеріалу.

Враховуючи надзвичайну актуальність сучасної екологічної ситуації на території України змушує її громадян дбати про своє здоров’я та екологічні умови власного житла, і саме тому питання екологічної безпеки житлових та робочих приміщень, а також  будівництво з екологічно чистих матеріалів є надзвичайно актуальним у сфері будівництва.

Мета роботи полягає у вивченні більш досконалих, екологічно нешкідливих фарб вітчизняних виробників, що дозволяють зменшити або запобігти шкідливого впливу на здоров’я людей та навколишнє природне середовище  в умовах виробництва міста  Черкаси.

Досягнення цієї мети передбачає реалізацію таких завдань:

- проаналізувати існуючі будівельні фарби, що використовуються в сучасному будівництві, а також склад та технології виробництва  лакофарбових матеріалів; 

- дослідити технічні та експлуатаційні характеристики фарб різних торгівельних марок та порівняти їх із показниками фірм виробника.

- запропонувати роботодавцям-соціальним партнерам училища використовувати результати досліджень під час виконання малярних робіт на будівельних майданчиках.

Об'єктами дослідження стали: фарби для внутрішніх та зовнішніх робіт ТМ «TRIORA» інтер'єрна матова, «шовковиста» зносостійка, ТМ «Зебра» інтер'єрна "INTERIOR" та ТМ «Sniezka»LUXENS акрилова матова для виявлення екологічних та технічних характеристик.

Практичне значення. Результати вивчення особливості фізико-хімічних та екологічних властивостей фарб можуть бути використані:

• малярами з метою якісного виконання опоряджувальних робіт, надання приміщенням естетичного вигляду та захисту конструкцій від зовнішнього середовище;
• виробниками лакофарбової продукції для покращення  властивостей фарб.

РОЗДІЛ 1.

ОСНОВНІ ВЛАСТИВОСТІ ТА ПРИЗНАЧЕННЯ ФАРБ
 

1.1. Класифікація водно– дисперсійних фарб

Забезпечення внутрішнього ринку екологічними та безпечними лакофарбовими матеріалами (ЛФМ) з високими експлуатаційними властивостями належить до пріоритетних напрямків розвитку лакофарбової промисловості України. В Україні впродовж останніх років активізувався процес переходу від виробництва органорозчинних до водно-дисперсійних фарб.

Оскільки значними перевагами водорозчинних фарб є відсутність у їх складі органічних розчинників, що негативно впливають на навколишнє середовище та здоров’я споживачів, зручність у використанні та високі експлуатаційні властивості покриття. Дані фарби відносять до екологічно безпечних, оскільки їх головним компонентом є вода,  яка при випаровуванні не завдає шкоди у процесі висихання, при цьому вміст розчинника не перевищує 30 %.

За призначенням фарби умовно діляться на фасадні та інтер'єрні, або для внутрішніх та зовнішніх робіт.

Фасадні фарби – фарби, які використовують для фарбування фасадів та виконання усіх видів зовнішніх робіт. Вони легко витримують спеку, холод, вогкість та інші шкідливі фактори на відміну від фарб для внутрішніх робіт. Фасадні фарби складаються з однорідних пігментів у сполучних речовинах. Окрім цих складових, фасадні фарби можуть мати в своєму складі розчинники, різні цільові добавки і наповнювачі. Фасадні фарби на органічних розчинниках можна використовувати при мінусових температурах і навіть під час дощу.

Інтер'єрні фарби (внутрішні)– декоративні фарби, що застосовуються для підсумкового оздоблення стін і стель. Інтер'єрні фарби можна застосовувати в будь-яких приміщеннях, так як вони екологічно безпечні. Більшість з них виготовляють на акриловій основі з додаванням зв'язних елементів, які захищають від вологи та мають високі експлуатаційні властивості (стійкість до миття і стирання, до впливу ультрафіолетового випромінювання, до впливу хімічних та біологічних речовин).

Водно-дисперсійна фарбав залежності від сполучного компонента поділяється на чотири основних види, що відрізняються властивостями і сферою застосування,а саме:

- на основі  водної дисперсіїї акрилових смол (акрилові фарби);

 -на основі «рідкого калійного скла» (силікатні фарби);

-на основі водної дисперсії силіконових смол (силіконові фарби);

 -мінеральні фарби (цементні й вапняні фарби).

Вибір фарби залежить від того, які саме властивості лакофарбового матеріалу важливі в кожному конкретному випадку.

1.2. Водоемульсійні фарби

Водоемульсійні фарби вражають різноманіттям кольорів, не відшаровуються, проникні для повітря і водяної пари, тобто «дихають». Назва  походить від наявності в її водній основі головної складової–емульсії.

Емульсія, з точки зору фізики – суспензія найдрібніших крапельок рідини (в нашому випадку високомолекулярного пігменту) у воді. Прицьому рідина є нерозчинною, тому вода не вступаєуреакцію з фарбою.

Водоемульсійні фарби, призначені для створення об'ємних ефектів, - фактурні (структурні) фарби. Ними можна успішно декорувати поверхні. Такі покриття відрізняються також високою міцністю. Вони можуть грати роль армування для захисту поверхні від появи тріщин.

Ці фарби підходять для виконання робіт у приміщеннях з низькою вологістю, довго зберігають свій колір, при цьому є не морозостійкими та не стійкими до стирання.

1.3.Акрилові фарби

Акрилові фарби – фарби,які складаються з трьох компонентів: води, сполучної речовини і пігменту (барвника). У ролі сполучної речовина виступає синтетичний матеріал «акрилова полімерна емульсія», тобто акрилова смолам. У процесі висушування з субстанції випаровуються легкі домішки, а мастики утворюють тверду і міцну плівку.  Дані фарби характеризуються високою еластичністю (пристосовані до специфіки живої деревини) і мають велику міцність. Морозостійкі, але тільки після повного висихання. Вони мають низьку газопроникність, а тому можуть добре захистити від корозії, наприклад, армований бетон. Однак, при виконанні опоряджувальних робіт наносити їх на свіжу штукатурку можна не раніше ніж через місяць, оскільки в процесі затвердіння штукатурки бере участь вуглекислий газ, що знаходиться в повітрі. Ця фарба чудово тонується і стійка до ультрафіолету,прекрасно зберігає колір впродовж кількох років. Вона поєднує водовідштовхувальну здатність та паронепрониктність. Має найвищу механічну стійкість.

1.4. Силікатні фарби

Силікатні фарби – найбільш атмосферостійкі і володіють унікальними властивостями. Їх основа – рідке скло. До хімічного складу фарбивходять пігментовані цементи та оксиди металів. Компоненти з’єднуються безпосередньо перед використанням, які розводять водою, а  отриману суміш  використовують протягом чотирьох годин  Силікатні фарби застосовуються виключно для фарбування мінеральних поверхонь, наприклад, мінеральних штукатурок, а також поверхонь, які раніше  були забарвленні вапняною, цементною або силікатною фарбою. Що стосується полімерних матеріалів, то вони перешкоджають зчепленню рідкого калійного скла з основою й, отже, погіршують адгезію силікатної фарби. Тому поверхні, раніше пофарбовані акриловими фарбами або алкідними, попередньо очищають від слідів раніше нанесених покриттів. Більшість полімерних фарб також важко сумісні з силікатними фарбами. Тому будівлі пофарбовані силікатними фарбами перефарбувати іншими фарбами надзвичайно важко. 

1.5.Силіконовіфарби

Силіконовіфарби – цефарби, сполучнимелементомякихєемульгованісиліконовісмоли. Вонивідносятьсядофарбостанньогопокоління, поєднуючипрактичновсікращівластивостіакриловихісилікатнихфарб. Перш за все, це стосується паропроникності, яка у силіконових фарб приблизно така ж, як у силікатних. На відміну від акрилових полімерів, силіконові смоли не термопластичні, тобто не пом'якшуються при підвищенні температури. У поєднанні з високими водовідштовхувальними властивостями дає бажаний результат, а це означає, що поверхня, пофарбована силіконовими фарбами, практично не забруднюється.

Силіконові фарби добре пропускають не тільки пар, але і вуглекислий газ. Тому, навідміну від акрилових фарб, вони не захищають від корозії армований бетон. Силіконові фарби підходять практично для всіх типів мінеральних поверхонь. Вони також добре сумісні як з мінеральними, так і з акриловими фарбами латексними. Вважається, що силіконовими фарбами можна перефарбовувати навіть старі силікатні покриття. Силіконові фарби володіють найвищою еластичністю: вони можуть перекривати тріщини в підставі шириною до 2 мм. Найважливішою відмінністю силіконових фарб від акрилових є їх стійкість до лугів. У порівняння з акриловими фарбами, які  можна наносити на лужні підстави не раніше, ніж через 30 днів, то силіконові – вже через 48 год. Силіконові покриття також як і силікатні не підтримують розвиток мікроорганізмів. Тому вони не потребують застосування спеціальних фунгіцидних та альгіцидних добавок.

1.6. Мінеральні фарби

Мінеральні фарби (цементні і вапняні) застосовуються набагато рідше, ніж фарби інших перерахованих типів. Цементні фарби  мають у своєму складі мінеральну основу, а саме – білий портландцемент з додаванням спеціальних пігментних сегментів. Цементні фарби утворюють покриття з високою паропроникністю і водостійкістю. Вони найбільш доцільні для фарбування бетонних і цегляних поверхонь, що піддаються настільки сильному впливу вологи, які не витримують інші фарби і покриття.

Переважна область застосування вапняних фарб – будівлі старої споруди, оштукатурені вапняної або вапняно-цементної штукатуркою. Кольорова гамма вапняних фарб звичайно обмежена світлими тонами. Крім того, вапняні фарби не стійкі до з'єднань сірки, які як правило, містяться в навколишньому середовищі.

РОЗДІЛ 2.

ФІЗИКО-ХІМІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕХНОЛОГІЇ ВИРОБНИЦТВА ВОДНО-ДИСПЕРСІЙНИХ ФАРБ

Процес переходу від виробництва органорозчинних до водно-дисперсійних фарб почалася з відкриття німецьким хіміком Фріцом Клатте в 1912 році полівінілацетату, більш відомого нам, як клей ПВА. Дисперсія ПВА стала базовою основою створенняперших водно-дисперсійних фарб.  Данні фарби з’явилися у 20-х роках XX століття, а наприкінці 30-х років минулого століття в Німеччині був створений синтетичний каучук або бутадієн-стирол, який став другим типом дисперсії для водно-дисперсійних фарб.

Водно-дисперсійні фарби (водорозчинні, або латексні, як їх іноді називають) відносяться до числа найбільш економічних і зручних у нанесенні продуктів. Частка їх споживання за різними оцінками становить від 30% до 80%.

Водно-дисперсійні фарби складаються з плівкоутворювальних речовин, пігментів, наповнювачів, води і допоміжних функціональних речовин - емульгаторів, диспергаторів, стабілізаторів, згущувачів, піногасників, антисептиків, інгібітори корозії, а також із структуруючих добавок.

2.1. Плівкоутворювальні речовини (коалесценти)

Коалесценти - речовини, які сприяють злиттю часток емульсій при утворенні полімерних плівок в композиційних матеріалах з органічними зв’язуючими або модифікуючими добавками (полімерні дисперсії, редиперговані полімерні порошки), а також при застосуванні в якості рідини замішування полімерних ( сополімерних ) дисперсій.

До головних плівкоутворювальних речовин, що входять до складу фарб, відносять водні дисперсії – полівінілацетатна, сополімерацетатна, поліакрилова, а також стирольний латекс.

Дисперсія полівінілацетатна – біла в'язка рідина. Ця дисперсія випускається у пластифікованому і непластифікованому виді і застосовується у якості в’яжучої речовини і клею в різних галузях промисловості. Вона створює гладкі, однорідні покриття, що мають задовільну адгезію.

Сополімерна дисперсія – продукт емульсійної сополімеризації мономерів (відповідно 2:1 до маси) у водному середовищі в присутності емульгатора - полівінілового спирту і персульфату амонію. На зовнішній вигляд дисперсія в'язка, білого кольору, світло-, масло-, бензостійка.

Латекс синтетичний – продукти сополімнризації бутадієну зі стиролом (у співвідношенні 35: 65 до маси) у водяній емульсії у присутності нікелю і натрієвого мила, в якості емульгатора. Латекс повинен бути стабільним в присутності пігменту,і не має залишати грудок і крупинок під час перемішування протягом 2 годин.

Водна дисперсія акрилового сополімера – продукти суміші емульсійної сополімеризації трьох мономерів: метилметакрилату, бутилметакрилату і метакрилової кислоти. Сополімер утворює атмосферостійке покриття, міцне при згинанні і з хорошою адгезією. Водно-дисперсійні фарби використовують для зовнішніх та внутрішніх робіт, оскільки такі покриття  є довготривалими. 

2.1.1. Пігменти і наповнювачі

Пігмент – сухий дрібно дисперсійний порошок,що не розчиняється у воді, органічно в’яжучих речовинах і розчинниках,але здатні рівномірно змішуватися з ними, утворюючи фарби. За походженням пігменти поділяють  на мінеральні і органічні, за способом одержання – на природні(крейда, вохра)  і штучні з великою фарбувальною здатністю.

За кольором розрізняють пігменти: білі, чорні, сірі, червоні, жовті, зелені, сині й коричневі. У кожній кольоровій групі є пігменти різних відтінків. Щоб встановити якість пігменту, визначають його дисперсність, покривність, мало ємність, водо- і лугостійкість та наявність в ньому органічних барвників. Із неорганічних пігментів у виробництві водоемульсійних фарб найчастіше застосовують двоокис титану, свинцеві і стронцієві крони, ультрамарин, оксид хрому, залізо окисні і земляні пігменти. Не рекомендується використовувати свинцеві білила, через їх токсичність і цинкові, які не поєднюються з водними полімерними дисперсіями. Із органічних пігментів використовують азопігменти (червоний пігмент, жовтий) і фталоціанінові (блакитний, зелений), а з наповнювачів застосовують тальк і барит, рідше – крейду і азбест, а каолін у деяких випадках можуть використовувати як добавку.

Наповнювач – більш великі частинки пігменту, які додають для поліпшення адгезії,зміцнення барвистої плівки, матування та для збереження сполучного компонента.

2.1.2. Розчинники

Головним розчинником (розріджувач) у водно-дисперсійних фарбах є вода або спеціальні розчинники, які використовуються для отримання необхідної консистенції (робочої  в’язкості)та для зменшення інтенсивності кольору.

Водорозчинні фарби складаються з 50% води, причому половина входить в склад плівкоутворювача, а інша половина –на розведення фарби для доведення її до консистенції, щоб отримати бажаний результат. Для якісного отримання результату воду використовують дистильовану, або пом'якшену (оскільки вода містить хімічні елементи). Для пом'якшення води застосовують натрій-катіонний фільтр.

2.1.3. Допоміжні речовини і добавки

Допоміжні речовини і добавки регулюють певні властивості водоемульсійних фарб, тобто є допоміжними компонентами.

До них відносять диспергатори – речовини, змочувальні пігменти і наповнювачі, що пришвидшують їх диспергування у рідкому середовищі, і рівномірний розподіл у фарбах. До числа диспергаторів відносять поліфосфати ( поліфосфат натрію, триполіфосфат натрію та ін.).

Емульгатори – речовини, які надають стійкості. До них належать солі жирних кислот і інші поверхнево активні речовини( ПАР).

Стабілізатори – поверхнево активні речовини, що входять до складу емульсійних фарб, які покращують стабільні властивості як при переробці, так і при експлуатації. Найбільш вживаним стабілізатором є лейканол - натрієва сіль продукту конденсації нафтилсульфокислоти і формальдегіду. До згущувачів відносять речовини, що покращують в'язкість фарб, це можуть бути мінеральні речовини: бентоніт, прожарені глини.

Піногасники – речовини, що запобігають піноутворенню у процесі виготовлення і нанесення водоемульсійних фарб.

Структуровані добавки – надають фарбам пластичності і в'язкості, запобігаючи їхньому розшаруванню.

Водно-дисперсійні фарби,в залежності від марки і виробника, можуть  містити близько 10-15 різних добавок. Правильний вибір компонентів і їх співвідношення дозволяють розробити технологічно якісні водно-диперсійні фарби, задовольняючи вимоги споживачів.

(Додаток № 1).

РОЗДІЛ 3.

ПОКАЗНИКИ ЯКОСТІ ЛАКОФАРБОВОЇ ПРОДУКЦІЇТА ЛАКОФАРБОВИХ ПОКРИТТІВ

Для виконання функціонального призначення у оздоблювальних роботахводно-дисперсійні фарби повинні мати необхідні властивості. Під властивостями розуміють здатність матеріалів певним чином реагувати на вплив окремих або сукупних зовнішніх чи внутрішніх факторів. Тому, обираючи певний вид фарби з урахуванням умов експлуатації та призначення об’єкта, треба правильно визначити його властивості й всебічно оцінити їх.

Експлуатаційні властивості лакофарбових матеріалів (ЛФМ) значною мірою залежать від їх хімічного складу та структури. До основних експлуатаційно-технічних властивостей фарб, які призначенні для захисту та декоративного оздоблення будівель та фасадів згідно з ГОСТом висуваються жорсткі вимоги, оскільки вони продовжують термін служби будівельних матеріалів.

До експлуатаційних властивостей фарб відносять: в’язкість, покривність, час висихання, водопоглинення, морозостійкість, стійкість до миття і стирання, світлостійкість, підвищена адгезія, стійкість до мікроорганізмів, стійкість до механічних впливів і стійкість до забруднень, хімічну та біологічну стійкість (стійкість до появи грибка), екологічність. Тобто, властивості, що характеризують здатність матеріалу чинити опір руйнівній дії зовнішніх факторів. Таким чином, фарби повинні характеризуватися не лише технологічними показниками, але і експлуатаційними, які нерозривно пов’язані з фізичними та фізико-хімічними властивостями ЛФМ.

3.1.Водостійкість, водопоглинення та гідрофобність

Дуже важливою властивістю водно-дисперсійної фарби є водостійкість, водопоглинення та гідрофобність.

Водостійкість – це здатність матеріалу зберігати міцність при тимчасовому чи постійному зволоженню води.

Водопоглинення – здатність  матеріалу (витримка в дистильованій воді протягом 24 годин) вбирати й утримувати в собі вологу при безпосередньому контакті з водою. Визначають водопоглинення за масою та за об’ємом (у відсотках), як відношення маси або об’єму поглинутої зразком матеріалу води відповідно до маси сухого зразка або його об’єму у природному стані.

Щоб визначити водопоглинання, зразок матеріалу занурюють у воду й витримують до досягнення ним сталої маси

Насичення матеріалів водою істотно позначається на інших властивостях: підвищується середня густина, теплопровідність, знижується міцність, морозостійкість. Фарби, у яких водостійкість низька, краще не використовувати в приміщеннях з підвищеною вологістю. Перевірити цю властивість лакофарбового матеріалу дуже легко.

Гідрофобність – це різке зниження здатності виробів і матеріалів змочуватися водою і водними розчинами при збереженні паро - і газопроникності.

Гідрофобізатори призначені для додання водовідштовхувальних властивостей матеріалів, з метою запобігання їх водонасичення. Вони не змінюють зовнішнього Одночасно гідрофобізатори перешкоджають виникненню плісняви, грибків та інших біоруйників та  можуть надавати матеріалу морозостійкість.

3.2. Морозостійкість

Морозостійкість – здатність матеріалів витримувати багатократне змінне заморожування і відтавання без порушення своїх властивостей. Марка за морозостійкістю характеризується оптимальним циклом заморожування- відтаювання, які витримує випробовуваний матеріал.

Щоб визначити морозостійкість, зразки матеріалу насичують водою, а далі піддають навперемінному заморожуванню при температурі – 18+- 2)⁰С і відтаванню у воді з температурою (18+- 2)⁰С до певного числа циклів, встановленого нормативними документами, або до початку руйнування зразка. Фарба вважається морозостійкою, якщо після п'яти циклів заморожування–відтаювання в тонкому шарі фарби не з'явилися тверді утворення.

Залежно від призначення лакофарбових матеріалів висуваються різні вимоги щодо морозостійкості. 

3.3. Світлостійкість та покривність

Умовну світлостійкість фарби визначають за ГОСТом 2190. Світлостійкість лакофарбових матеріалів – здатність фарб зберігати свій первинний колір під впливом світлового випромінювання. Енергія світлового випромінювання ініціює зміну молекулярної структури барвника, що веде до поступової втрати ним фарбувальних властивостей. Це проявляться у зменшенні насиченості кольорового пігменту або барвника і в зміні їх колірного тону.

Покривність (покривна здатність) фарби визначається її здатністю забезпечити рівномірне покриття при малій витраті матеріалу. Тим самим вони гарантують бездоганний результат фарбування. Виміряється покривність величиною площі, що покривається одиницею об’єму фарби за повного покриття поверхні. Покривність залежить від оптичних властивостей пігменту, об’ємної концентрації у з’язуючому, ступеня дисперсності матеріалу, хімічного складу, кольору зв’язуючого й інших фізико-хімічних властивостей. Тобто, це маса лакофарбового матеріалу (г),яка необхідна для утворення щільного шару повного покриття площею 1м², визначає рівномірність нанесення шару лакофарбового матеріалу, що обумовлює економію витрат.

Визначають покривність трьома методами: за коефіцієнтом контрастності, інструментально-математичним методом та з використанням шахової дошки.

Найпоширеніший метод визначення покривності – з використанням шахової дошки. Метод (ГОСТ 8784) полягає у нанесенні лакофарбових матеріалів на скляну пластину до моменту втрати візуального відображення чорно-білих квадратів на шаховій дошці, підкладеній під пофарбовану пластину.

3.4. Час і ступінь висихання

Під часом висихання розуміють проміжок часу, впродовж якого досягається певний ступінь висихання при заданій товщині лакофарбового шару і певних умовах сушіння

Ступінь висихання характеризує стан поверхні лакофарбового матеріалу за певного часу і заданої температури сушіння. Цей показник є важливий, оскільки від ступеня висихання залежить подальша працездатність покриття (стійкість в умовах експлуатації, декоративні властивості). Ступінь висихання визначають способом нанесення фарби на пластину.

На пластину із матеріалом, відступивши від кожного боку 1-2 см, накладають паперовий, а на нього гумовий диски. На середину гумового диска на 60 ± 2 с установлюють гирю відповідної маси. Якщо паперовий диск не прилипає до покриття, а поверхня під ним відповідає характеристикам, зазначеним у таблиці ГОСТу, то фіксують час, необхідний для досягнення ступеню висихання. За результат випробування приймають час у годинах або добі, необхідний для досягнення певного ступеня висихання нанесеного на пластинку матеріалу при товщині та умовах сушіння, встановлених технічними умовами. При цьому необхідний ступінь висихання вважається досягнутим, якщо із трьох паралельних визначень не менш двох відповідає характеристиці даного ступеня висихання.

.

3.5. Адгезія та клас стійкості до вологого стирання

Адгезія ( прилипання) -  властивість одного матеріалу зчіплюватися за рахунок сил міжмолекулярної взаємодії з іншим матеріалом. При розділенні двох зразків матеріалів,що знаходяться контакті, необхідно перебороти деякий опір, який залежить від природи матеріалів, форми і стану поверхні, умов контакту. Цей опір відриву і обумовлений силами адгезії.

Адгезія двох різних матеріалів, наприклад, рідина ( фарба) та твердого тіла, розвивається внаслідок складних поверхневих явищ, що виникають на межі поділу фаз (рідина – тверде тіло): змочуваність, адсорбація (проникнення одного матеріалу в інший), хемосорбація (проникнення з хімічною взаємодією). Наприклад, лакофарбові матеріали повинні мати хорошу адгезію, щоб після фарбування і висихання (випаровування розчинника) плівка фарби добре зчіплюються з підкладкою і не відвалювалася від поверхні, що захищається. Хороший рівень адгезії залежить від складу фарби, правильної підготовки основи, а також дотримання технології нанесення лакофарбових виробів. Чим вище показники, тим краще і довше будуть триматися лакофарбові матеріали .

Стійкість до вологого стирання – якісний показник для водно - дисперсійних фарб, який визначає стійкість фарби, після її повного висихання (покриття) до механічного впливу із застосуванням води, іншими словами – стійкість до миття.

Довговічність, стійкість до вологого стирання або стійкість до миття, а також і інших механічних впливів, водно – дисперсійних фарб безпосередньо залежить від якості і кількості на одиницю об'єму плівкоутворювального, сполучної речовини, в інтер'єрних фарбах такими речовинами є акрилові і латексні співполімери. Акрилова сполучна (акриловий співполімер) відповідає за твердість і зносостійкість покриття (плівки), латексна сполучна відповідає за еластичність. Класифікується стійкість до вологого стирання відповідно до європейського стандарту DIN 13300.

Існує три класистійкості до вологого стирання:

• фарби 3-го класу стійкості до вологого стирання витримують всі повсякденні навантаження;
• фарби 1-го і 2-го класів вважаються дуже стійкими до стирання, і вони чудово піддаються чищенню

Виробники, які відповідають за якість своєї продукції, вказують клас стійкості до мокрого стирання на упаковці.

3.6. Біологічна та екологічна стійкість

Враховуючі сучасні тенденції в технологіях виробництва лакофарбових матеріалів виробники зацікавлені у виготовленні екологічно чистої продукції. Екологічність, безпека для здоров'я та  охорона навколишнього середовища є основними критеріями у виробництві водно-дисперсійних фарб.

Впровадження  інноваційних технологій є передумовою для утворення компаній, що розробляють екологічні  фарби  з обмеженою кількістю  летких органічних сполук (ЛОС), без вмісту високотоксичних речовин та з бактерицидними, фунгіцидними добавками, з добавками іонів срібла, що забезпечують надійний антибактеріальний захист поверхні від біологічних ушкоджень (цвіль, грибок).  Це дозволяє зменшити екологічні впливи при будівництві, експлуатаційні витрати на утримання будинку та забезпечує створення комфортних умов проживання.

РОЗДІЛ 4.

МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ ЛАКОФАРБОВИХМАТЕРІАЛІВ

Матеріалом до вивчення ряду екологічних та технічних характеристик фарб послужили власні дослідження і спостереження, які були проведені мною в навчально-виробничих майстернях та лабораторіях ДНЗ «Черкаське вище професійне училище будівельних технологій» міста Черкас.

Для дослідження якості  ЛКФ було взято зразки фарб для внутрішніх та зовнішніх робіт ТМ «TRIORA»: інтер’єрна матова, «шовковиста» зносостійка, ТМ «Зебра» інтер’єрна "INTERIOR" та ТМ«Sniezka»LUXENS фасадна акрилова матова. Виробництво даних фарб запроваджено з 2003-2005 року згідно  і є достатньо відомими на ринку будівельних матеріалів.

З властивостями досліджуваних фарб та використанням їх ми першочергово ознайомилися шляхом вивчення технічних характеристик.

Так,матова фарба ТМ «TRIORA» призначена для фарбування цементних, цементно-вапняних, обштукатурених, бетонних, зашпакльованих, цегляних поверхнях, структурних шпалер, гіпсокартонних плит, ДСП та ДВП усередині приміщень. Фарби ТМ «TRIORA» інтер'єрна рекомендується використовувати в приміщеннях з  підвищеною вологістю повітря.

ТМ «TRIORA»: інтер’єрна матова, «шовковиста» зносостійка має такі властивості, як: екологічність; стійкість до миття;   хорошу покривність; 

 високу адгезія до основи; паропроникність; економічність. 

ТМ «Sniezka»LUXENS фасадна акрилова матова – для оформлення фасадів та внутрішніх робіт житлових і громадських будівель. Формула фарби базується на гібридній системі з’єднання двох смол, завдяки чому забезпечується повноцінний захист від дощу, перепаду температур і впливу ультрафіолетового випромінювання. Пігменти і високоякісні наповнювачі, які входять до фарби, гарантують стійкість і яскравий колір,забезпечують підвищену покривну здатність.

4.1. Визначення органолептичних  показників.

Першим етапом дослідження було  визначення органолептичних  показників.

Органолептичний показник – показник, що полягає у перевірці зовнішнього вигляду досліджувального матеріалу (колір, запах,консистенція, домішки).

Органолептичнийоцінка проводилася при оптимально сприятливій температурі (20±2)°С;і вологості повітря 75%. Результати проведених досліджень показали, що усі зразки фарб являли собою  білу, в'язку  рідину без сторонніх видимих включень; фарби ТМ «Sniezka» та ТМ «TRIORA»мали досить густу консистенцію,  рідку – фарба ТМ«Зебра». Колір фарб у всіх  зразках – білий, без видимих домішок.

Керуючись інструкцією фірм виробників і зважаючи на достатню густину фарб, перед дослідженням фізико-хімічних та технологічних показників в їх склад було додано 10% води.

4.2.Ступень перетиру, білизни та час висихання

Подальшим дослідженням було визначення ступеня перетиру (визначали за ГОСТ 6589), ступеня білизни фарби (порівнюючи з еталонними зразками) та час висихання (за ГОСТ 19007). Для визначення показників  якості, фарбу наносили в один шар. Наступні вимірювання проводили після нанесення. Перш за все відмітили витрату фарби на 1м²– покривність та замірили час висихання.

Данні  дослідження  показників зазначені у таблиці 1.

Таблиця 1. Технологічні та фізико-хімічні показники якості фарб виявлені екперементально.

(У дужка вказані дані за паспортними характеристиками).

Одержані дані свідчать, що інформація, яка  зазначена на маркуванні, відносно витрат фарби відповідає дійсності лише у фарб ТМ «TRIORA» та ТМ «Sniezka». У ТМ «Зебра» витрати збільшені в порівнянні з даними, зазначеними виробником. У усіх даних зразках фарби результати робочої в’язкості та рівень білизни знаходились на рівні зазначеному у фірм-виробників. Тривалість висихання замірювали при сприятливих умовах, це пояснюється тим,що при конвекційному способі висушування фарбованого покриття випаровування відбувається найінтенсивніше з верхніх шарів, а це негативно впливає на якість покриття. Тому показники порівнювались на мінімально зазначений, який становить 4 години згідно з документацією, і фактично не перевищував 12 годин, що підтверджує дотриманість технології при виробництві.

Під час нанесення зразків, для подальшого дослідження, відмітили достатньо високі малярські властивості фарб, а саме  легкість під час нанесення (величина витрат фізичної енергії), зручність у роботі фарби ТМ «TRIORA» та ТМ «Sniezka» (можливість нанесення товстим шаром, відсутність бризів і т. ін.), а також здатність розтікатися і само вирівнюватися на поверхні.

4.3. Адгезійні властивості

Наступним етапом дослідження було визначення адгезійних властивостей фарб до  робочої поверхні згідно з ГОСТ 15140-78 (за методом решітчастих надрізів). Відносно адгезії отримали наступні дані. Фарба ТМ «Зебра»  має значні відшарування у місцях перетирання надрізів, а площа відшарування не перевищувала 15 %.   Фарба ТМ «TRIORA» дала окремі незначні відшаровування у місцях перетинання надрізів, і це порушення спостерігалося не більше, ніж на 5 % поверхні. Фарба ТМ «Sniezka» LUXENS акрилова - краї надрізів були повністю гладкі, відсутні ознаки  відшаровування у кожному квадраті решітки.

4.4. В’язкість та морозостійкість фарби

Наступним етапом дослідження  було визначення  робочої в’язкості фарби. Вимірювання здійснили за  допомогою прилада – віскозиметра.   Спираючись на отримані результати  можемо сказати, що більш густою є фарба ТМ «Sniezka» LUXENS та фарба ТМ «TRIORA» показники якої відповідали оптимально зазначеними -35-45секунд,а найбільш рідкою - фарба ТМ «Зебра» інтер’єрна  "INTERIOR".

При визначенні морозостійкості фарби застосовували  холодильну камеру і витримали 5 циклів позмінного заморожування-відтаювання . Якість фарби залишилась  без видимих змін.

Дослідження фарби на стійкість до статичної дії води  проводили методом занурення   досліджувальних зразків уємність з водою на зазначений час.Після відведеного часу  на зразках  не з'явилися ні пухирці, ні тріщини, ні здуття фарбового покриття, що свідчить про досить  високу вологостійкість фарби. Отже, отримані результати  відповідають  відповідній  документації виробників – 12 годин. Для фарби ТМ«Sniezka» LUXENS акрилова вплив води  навмисно було продовжено  до 24 годин, змін при цьому не відбулося.

Отримані дані підтверджують придатність фарби торгівельної марки ТМ «Sniezka» для зовнішнього та внутрішнього оздоблювання. Витримка перепадів температури і зовнішніх кліматичних умов, висока адгезія, добрі малярні властивості свідчать про достатню якість фарби.

ВИСНОВКИ

1.Теоретично обґрунтовано та експериментально доведено якість окремо взятої лакофарбової продукції.

2.Лакофарбові матеріали, розглянуті і досліджені нами належать до галузі хімічної промисловості і задовольняють потреби різних галузей машинобудування, деревообробки та меблевої промисловостей, будівництва, побуту тощо. Фарби і лаки відомі людству понад 100 тис. років.. Основними напрямами розвитку виробництва і вдосконалення лакофарбових матеріалів сьогодні є підвищення їх безпечності, експлуатаційних властивостей покриттів, зниження негативного впливу на довкілля. 

3. Отримані дані підтверджують придатність фарби торгівельної марки ТМ «Sniezka» для зовнішнього та внутрішнього оздоблювання. Фарба відповідає високим вимогам якості даного продукту.  Завдяки своїм унікальним властивостям, матеріали фірми «Sniezka» витримують перепади температури і зовнішніх кліматичних умов, мають високу адгезію, якісні малярні властивості та відсутність запаху, що свідчить про її екологічність.

4.Фарба ТМ «TRIORA», при нанесенні дала окремі незначні відшаровування у місцях перетинання надрізів, і це порушення спостерігалося не більше, ніж на 5 % поверхні. Структура фарби відповідає її технічній характеристиці, має високу покривну здатність, високий рівень білизни.

5.Досліджувальні зразки фарби ТМ «Зебра» показали значні відшаровування у місцях перетинання надрізів, при цьому площа відшарування не перевищувала 15 %, а час висихання перевищив аналогічні показники зразків інших досліджувальних фарб. Мав місце запах, що свідчить про наявність ЛОС.

Вищеозначені результати  дослідження свідчать про якісні властивості лакофарбової продукції зазначених виробників, які широко використовуються як у галузі будівництва в цілому, так і споживачами, зокрема, за рахунок широкого спектру дії та палітри кольорів.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1.     Захарченко П.В., Долгий Е.М., Галаган Ю. О. Сучасні композиційні будівельно- оздоблювальні матеріали. К.;КНУБА,2005. 512с.
2.     Мережко Н.В., Зіміна Н.К., Сіренко С.О., Сім’ячко О.І. Матеріалознавство і технологія матеріалів : підручник: [для вищих навчальних  закладів] . - К. : Київ. 2010.-352 с. 
3.     Кривенко П.В.,Барановький В.Б., Контантинівський Б.Я. Матеріалознавтво для будівельників, К.: Техніка, 1996. – 352с.
4.     Апостолюк С.О. Промислова екологія/Апостолюк С.О., Джигерей В.С.. Апостолюк А.С. - К.: Знання, 2005. - 474с. (Навчальний посібник)
5.     Орлова О.В. Технологія лаків та фарб / Орлова О.В., Фомичева Т. Н. - М., Химия, 1990. - 384с.  (Посібник для технікумів)
6.     Апостолюк С.О. Промислова екологія/Апостолюк С.О., Джигерей В.С.. Апостолюк А.С. - К.: Знання, 2005. - 474с. (Навчальний посібник).
7.     Обгрунтування обсягів викидів, для отримання дозволу на викиди забруднюючих речовин в атмосферне повітря стаціонарними джерелами для ТзОВ “Снєжка-Україна”. - Офіц.видання. - Львів., 2007. - 54с. – (Обгрунтовуючі матервали).

ІНТЕРНЕТ-РЕСУРСИ

http://uk.x-pdf.ru/6ekonomika/416635-2-meta-analiz-dopomizhnih

http://www.cre8tivez.org/nedvijimost/osoblivosti-zastosuvannya-suchasnih-ekologichnih-tehnologij-v-budivnitstvi/

https://www.sniezka.ua/jak-vibrati-kolir/jekologicni-farbi-dlja-stin-zdorovje-i-bjezpjecnje-farbuvannja

https://ibud.ua/ua/statya/ekologiya-stroitelnykh-materialov-2131

http://ecopravo.lviv.ua/house/repair/ekologichno-bezpechna-farba-abo-lak-chi-mozhlivo/

http://dizajn.pp.ua/74-bezpechn-farbi-dlya-domu-yak-zrozumti-scho-farba-ekologchno-chista-pokrokove-kervnictvo.html

http://budbud.in.ua/akrylovi-farby-yih-osoblyvosti-ta-zastosuvannya-23-foto.html

http://sdachi.net.ua/s.php?id=33

http://www.vevivi.ru/best/Suchasn-lakofarbov-materali-ref227874.html

\

Додаток № 1.  Основні складові водно – дисперсійних фарб

1. Пігмент.

Саме завдяки пігменту фарба має певний колір.

2.Наповнювачі.

Наповнювачі забезпечують поліпшення технічних показників фарби.

3. Розчинник.

Рідини, що застосовуються для надання малярським сполукам робочої  в’язкості.

4.Зв’язувальні речовини(плівкоутворювач).

Зв’язувальні речовини, які потрібні для того, щоб утворилася полімерна плівка. Саме вона утримує всі інші компоненти. Від якості плівкоутворювача залежить довговічність покриття.

5.Добавки - речовини, що додаються до складу фарби з метою досягнення таких характеристик як: прискорення змочування положки, полегшення процесу диспергування пігментів і багато інших.

Додаток № 2.

До таблиці № 1.

Додаток № 3. Лабораторія навчально-практичного центру з професії «Маляр»

Додаток № 4. Досліджувальні фарби:  ТМ «TRIORA» інтер’єрна, ТМ «Зебра» інтер’єрна "INTERIOR", ТМ «Sniezka»LUXENS фасадна акрилова

Додаток № 5. Дослідження на витрату фарби

Додаток № 6. Рівень білизни

Додаток № 7. Стійкість фарби до статичного впливу води (годин)