Водоэмульсионная краска: характеристики, состав, история

Современный ремонт или строительные работы трудно представить без применения водоэмульсионных красок, которые в настоящее время являются одним из самых популярных видов лакокрасочных материалов. А ведь еще до середины XX века об этих красках мало что было известно и приходилось применять вредные и неудобные в использовании и хранении масляные и эмалевые краски. Сейчас на замену им пришли водоэмульсионные краски, которые предназначены как для внутренних покрасочных работ, так и для наружной окраски зданий и конструкций. Эти краски прекрасно ложатся практически на любую поверхность, включая кирпич, бетон, дерево, штукатурку. При этом окрашенная поверхность приобретает привлекательный и опрятный вид, а характерный для других лакокрасочных материалов неприятный запах отсутствует.

Каждому, кто уже пробовал или только собирается использовать водоэмульсионные краски будет полезно узнать несколько интересных фактов о составе этих красок, видах и характеристиках используемых полимеров, их эксплуатационных характеристиках и рекомендациях по использованию. Не менее интересной и полезной также будет информация об истории создания водоэмульсионных красок.

История создания водно-дисперсионных красок

Первые научные изыскания в области создания ВД красок датируются началом XX столетия, когда известный немецкий химик Фриц Клатте открыл поливинилацетат, более известный как клей ПВА. Именно ПВА, а точнее его дисперсия, стал основой водно-дисперсных красок, появившихся уже в 20-е годы. Позже в Германии разработали второй тип дисперсии – бутадиен-стирол.

Водоэмульсионная краска

Однако развитие этой отрасли существенно замедлялось чередой мировых войн. Когда же военные страсти утихли, и возникла необходимость отстраивать и восстанавливать разрушенные города, работы по созданию водно-дисперсионных красок возобновились. И уже к концу 40-х годов были разработаны акриловые краски, которые изначально предназначались для художников и выпускались в небольших тюбиках. Растворялись эти краски, в отличие от современных акриловых, не водой, а уайт-спиритом или скипидаром. Но уже в 1960 году американский художник Леонард Боку создал первую водорастовримую акриловую краску, благодаря чему сфера применения ее значительно расширилась.

В СССР водно-дисперсионные краски на основе бутадиен-стирола и акрила не появлялись на прилавках магазинов вплоть до 90-х годов, когда они впервые стали ввозиться из-за рубежа. Советская промышленность ограничивалась лишь выпуском поливинилацетатных красок, которые использовались для промышленных нужд. Поэтому с появлением на рынке лакокрасочных материалов акриловых водно-эмульсионных красок перед производителями и потребителями возникла непростая задача – научиться правильно производить и использовать эту продукцию.

Состав и характеристики основных компонентов водоэмульсионной краски

В обобщенном случае с состав водоэмульсионной краски входят мельчайшие частицы полимеров, которые находятся во взвешенном состоянии в водной среде. К этой основе производители добавляют самые различные вещества, которые и определяют конкретную марку и свойства краски. Так, например, в состав красок могут вводить загустители, антисептики, диспергаторы и пластификаторы, а также антифризы, пеногасители и другие добавки.

Производство водоэмульсионной краски

Окончательное соотношение различных компонентов будет зависеть, главным образом, от назначения водоэмульсионной краски. В качестве пленкообразователя в составе краски может быть поливинилацетат, бутадиен-стирол, стирол-акрилат, акрилат или версатат. Так как краска изначально имеет белый цвет, специально вводят белый пигмент – оксид цинка или диоксид титана. Для недорогих красок могут использовать мел, который дополнительно выполняет функцию наполнителя. С этой же целью используют барит, кальцит, тальк, слюду, но чаще наполнитель делают комплексным, добавляя сразу несколько минералов. Чтобы придать краске нужную консистенцию, добавляют специальный загуститель. Чаще всего с этой целью используют клей КМЦ – карбоксиметилцеллюлозу. Вся эта сложная система различных компонентов краски находится в растворителе, роль которого выполняет деминерализованная вода.

В зависимости от марки краски, изменяются и пропорции вхождения отдельных компонентов. Однако в общем виде состав водоэмульсионной краски имеет следующие процентные отношения по массе: пленкообразователь – 50% (водная дисперсия 50-60%), пигменты и наполнители – 37%, пластификаторы – 7%, другие добавки – 6%.

Характеристики водоэмульсионной краски в зависимости от вида пленкообразователя

В качестве связующего полимера в составе красок на водной основе могут использоваться пять видов пленкообразователей, которые во многом и определяют достоинства и недостатки определенного типа краски.

Наименее качественными считаются водоэмульсионные краски на основе поливинилацетата. Маркируются такие краски «ВД-ВА» и имеют очень узкую сферу применения. В бытовых целях при ремонте или строительстве эти краски не используют, так как со временем они желтеют, а окрашенная поверхность покрывается плотной и непрозрачной пленкой. К тому же краски «ВД-ВА» являются неводостойкими.

В отличие от красок на основе ПВА, водоэмульсионные краски на бутадиен-стироле устойчивы к влаге, но также образуют плотную пленку и плохо переносят воздействие солнечных лучей. Для маркировки этих красок используют сокращение «ВД-КЧ».

Краски на основе стирол-акрилата маркируют «ВД-АК». Эти краски значительно превосходят по своим качественным характеристикам краски на ПВА и бутадиен-стироле, что позволяет наносить их на внешние и внутренние поверхности. Благодаря малым размерам полимерных частиц, краски «ВД-АК» обладают отличной адгезией практически ко всем типам поверхностей, а проникновение частиц в поры на окрашиваемой поверхности увеличивает прочность. Такие краски образуют пористое покрытие, которое устойчиво к воздействию влаги и солнечного излучения.

Водоэмульсионные краски «ВД-АК» могут также изготавливаться на основе акрилата. Стоимость таких красок несколько выше, чем красок на стирол-акрилате, но зато покрытие из акрилата обладает большей устойчивостью к атмосферным воздействиям и обеспечивает лучшую жесткость окрашенной поверхности.
Последней разработкой являются краски «ВД-АК» на основе версатата. Этот полимер не уступает по своим качественным характеристикам акриловым краскам, но при этом стоимость его ниже, чем акрилового полимера.

Водоэмульсионные краски: этапы производства

Технология производства водоэмульсионной краски включает в себя 4 основных этапа:
•   Соединение водной дисперсии полимера с пигментом и наполнителем;
•   Диспергирование пигментной пасты;
•   Ввод дополнительных компонентов;
•   Фильтрация готовой смеси и фасовка.

В процессе диспергации происходит тонкое измельчение жидких или твердых тел. Этот метод используется для получения аэрозолей, суспензий, порошков и эмульсий. Эту процедуру проводят в специальных диспергаторах - шаровых и бисерных мельница. При работе аппарата в вертикальной и горизонтальной рабочей камере происходит измельчение компонентов. Достигается это при помощи вала с дисками, которые разгоняют металлический бисер (до 4 мм в диаметре) или стальные шарики (более 30 мм в диаметре). Чем больше удельный вес и твердость шариков, тем интенсивней происходит диспергирование.

После диспергации полученную пигментную массу помещают в диссолвер с установленной в нем рамной мешалкой. Вращение мешалки не дает липким и густым компонентам оседать на дне и стенках диссолвера. В ходе этого процесса происходит окончательное доведение состава краски до стандартных качественных характеристик. Как правило, на каждую операцию уходит примерно 20-30 минут, но это время может изменяться в зависимости от технических характеристик диспергатора, диссольвера, а также от объема и характеристик компонентов смеси.

Завершающим этапом является фильтрация и фасовка готовой краски. При этом весь процесс производства должен осуществляться при температуре не ниже +5оС, чтобы краска не потеряла своих свойств.

Водоэмульсионные краски: основные преимущества и недостатки

Характеристики, а, следовательно, и положительные и отрицательные качества водоэмульсионных красок определяются типом и количеством полимерного связующего. Однако вне зависимости от типа пленкообразователя все краски на водной основе выгодно отличаются от других лакокрасочных материалов тем, что являются экологически чистыми и нетоксичными. К тому же при работе с ними практически отсутствует какой-либо запах. Водоэмульсионные краски легко разбавлять водой, они не горючи, а случайные капли можно легко удалить влажной тряпкой. Покрытие водоэмульсионных красок прочное, эластичное и долговечное – без значительного осыпания и износа краска может прослужить до 15 лет, а благодаря легкости введения красителей, ее можно самостоятельно колеровать в необходимый цвет. К дополнительным преимуществам акриловых красок следует отнести стойкость ко влаге и ультрафиолету, а также устойчивость к пожелтению, что позволяет покрытию долго сохранять первоначальный цвет и блеск.
Однако есть у водоэмульсионных красок и свои недостатки. Так, в отличие от масляных и алкидных красок, хранить и проводить покрасочные работы с красками на водной основе можно только при условии, что температура воздуха выше +5оС. При более низких температурах краска неровно распределяется и долго сохнет. Стоимость водоэмульсионных красок выше цены альтернативных лакокрасочных материалов, но здесь необходимо учитывать, что работа с водно-дисперсионными красками и уборка пятен значительно проще и приятней, чем с органо-разбавляемыми красками.

Выбор качественной водоэмульсионной краски

При выборе краски следует обращать особое внимание на следующие моменты:

• Область применения – от того, для каких работ приобретается краска, и в каких условиях будет проводиться окрашивание, будет зависеть тип водно-дисперсионной краски. Существуют краски для внешних и внутренних работ, для влажных и сухих помещений.

• Внешний вид – водоэмульсионные краски могут давать глянцевое, матовое или шелковисто-матовое покрытие. Для потолков и обоев лучше подойдут матовые и шелковисто-матовые краски, но они не так устойчивы к износу, как глянцевые поверхности.

• Цвет – чаще всего, водно-дисперсионные краски имеют белый цвет. При этом качество цветности краски можно оценить по степени белизны. Если при производстве использовались качественные и дорогие пигменты, то краска в итоге будет иметь исключительно белый цвет, без оттенков и разводов. Желаемый цвет краске можно придать с помощью специальных колеров.

• Укрывистость – от этого показателя будет зависеть расход краски, а также количество наносимых слоев. Примерно оценить укрывистость можно, рассчитав плотность краски. Для этого массу делят на объем краски. В среднем плотность качественной краски должна быть 1,5 кг/л.

• Маркировка – в зависимости от связующего полимера, краски маркируют «ВД-ВА», «ВД-КЧ» и «ВД-АК». После буквенного обозначения следует цифра, которая указывает область применения краски – «1» для внешних работ и «2» для внутренних работ.

• Производитель и цена – в магазинах предлагается широких ассортимент водно-дисперсных красок отечественных и зарубежных производителей. Доверять свой выбор лучше тем компаниям, которые имеют опыт производства красок не менее 3-х лет, и уже заслужили доверие потребителей. Цена на водоэмульсионную краску зависит, прежде всего, от текущей цены на составляющие компоненты. При этом не стоит искать дешевых вариантов, так как в этом случае велика вероятность приобрести некачественную краску. Ориентировать следует на цену не менее 1 у.е. за литр краски.