9.2. Исследование лакокрасочных покрытий

9.2.1. Состав и номенклатура лакокрасочных покрытий

Лакокрасочные покрытия (ЛКП) близки по своей природе к полимерным материалам. Как известно, обычно краска состоит из трех групп компо­нентов:

- пленкообразователя;

- наполнителей, пигментов;

- растворителя.

Пленкообразователь - это обычно органический, синтетический полимерный материал, образующий пленку при высыхании краски. Природные пленкообразователи (в частности, натуральная олифа - льняное масло) используются в настоящее время все реже.

Пигменты (красители) придают краске необходимый цвет. В красках и эмалях на основе органических растворителей применяются в основном неорганические пигменты (окислы металлов), реже используются органичес­кие пигменты (в основном для создания красного, синего колеров). На­полнители в красках тоже в основном неорганической природы. Особенно много наполнителя – мела - в воднодисперсионных красках.

По типу используемого растворителя краски делятся на две большие группы:

- краски (эмали, лаки) на основе органических растворителей;

- воднодисперсионные краски (представляющие собой диспер­сию, взвесь мельчайших частиц краски в воде).

Маркируются краски (эмали, лаки) обычно по типу пленкообразова­теля. Наиболее распространенные в быту краски и эмали на основе орга­нических растворителей обозначаются:

- МА (масляные, с олифой в качестве пленкоообразователя);

- ПФ (пентафталевые);

- ГФ (глифталевые), (ПФ- и ГФ-эмали еще называют алкидными эмалями);

- НЦ (нитроцеллюлозные).

Воднодисперсионные краски (раньше их называли водоэмульсионными, что не совсем правильно) бывают: винилацетатные (ВА), акрилатные (АК), латексные и др.

9.2.2. Превращения лкп при нагревании

Лакокрасочное покрытие, образовавшееся после нанесения краски (эмали) и ее высыхания, представляет собой сочетание пленкообразовате­ля и пигмента, наполнителя; растворитель по мере высыхания краски уле­тучивается. Когда на пожаре покрытие начинает нагреваться, органичес­кие его составляющие (в первую очередь это пленкообразователь) под­вергаются термической деструкции.

Внешне это проявляется в том, что сначала покрытие темнеет.

Затем при температуре 200-400 ⁰С происходит его обугливание (карбонизация). У наименее термостойких нитроцеллюлозных покрытий этот процесс начинается при 150 ⁰С

Образовавшийся при карбонизации пленкообразователя угольный остаток при температуре более 400 ⁰С тоже, однако, не сохраняется, а постепенно выгорает. При подъеме температуры до 500 ⁰С процесс этот практически завершается.

Если пигмент в краске органический, то выгорает и он. Неоргани­ческий пигмент или продукт его разложения обычно остается. В лаковом покрытии пигмент и наполнители отсутствуют, поэтому оно выгорает пол­ностью.

9.2.3. Визуальный осмотр обгоревших лкп

Главное, что удается оценить при визуальном осмотре обгоревшего лакокрасочного покрытия, это цвет покрытия.

Тенденции в изменении цвета красочного покрытия при нагревании можно проследить на примере покрытия из белой воднодисперсионной краски по изменению при изо­термическом нагреве относительной оптической плотности в спектрах от­ражения (рис.9.6). Величина оптической плотности D характеризует степень черноты слоя краски – чем больше D, тем краска темнее. По графику хорошо видно, что краска пос­тепенно темнеет при температуре 200⁰С. При 300 ⁰С этот про­цесс происходит гораздо быстрее, чем при 200 ⁰С. При 400 ⁰С слой краски интенсивно темнеет, обугливается в течение 10 минут нагрева, а затем величина D начинает снижаться, т.е. краска светлеет (уголь выгорает)! При 500 ⁰С процесс карбонизации и выгорания угольного слоя протекает так быстро, что уже через 10 минут нагрева краска имеет белый цвет, неотличимый от исходного.

Что из всего этого следует практически?

Многие дознаватели уверены, что определить степень термического поражения краски очень просто - чем краска темнее, чернее, тем, значит, в данной зоне было горячее. Из приведенных данных видно, что это не совсем так - правило справедливо только до определенных температур. В целом же, как правило, любое красочное покрытие изменяет цвет по сле­дующей схеме:

желтеет ---> коричневеет ---> чернеет ---> светлеет --->

----> достигает цвета наполнителя (пигмента).

Конечно, после выгорания пленкообразователя красочное покрытие меняет свои физико-механические свойства, оно будет сыпаться, но это не всегда можно заметить и правильно оценить.

Рис.9.6.Изменение относительной оптической плотности спектра

отражения белой воднодисперсионной краски при нагревании (длина волны 520 нм).

Таким образом, по цвету краски, в принципе, можно оценивать (хотя бы ориентировочно) степень термического поражения окрашенной конструкции. Приведем необходимую для этого справочную таблицу зависимости цвета краски от температуры нагрева. Но делать такую оценку надо, учитывая все сказанное выше, чрезвычайно осторожно.

Табл.9.1.

Изменение цвета НЦ-,МА-,ПФ- покрытий при нагреве.

Т, 0С	НЦ	МА, ПФ
200 300 400 500 600	среднее потемнение темный (черный)	легкое потемнение среднее потемнение
	черный цвет среднее потемнение цвет неорганических пигментов и наполнителей

Табл.9.2.

Изменение цветности белого воднодисперсионного покрытия при нагревании

Температура, 0С	Цвет
100 200 300 400 500 и выше	белый светложелтый бежевый – коричневый темнокоричневый- черный белый

Более полную и безошибочную информацию дают инструменталь­ные методы исследования обугленных остатков ЛКП.