Немного о таких значениях как VOC и «сухой остаток» в лакокрасочных материалах.
Немного о таких значениях как VOC и «сухой остаток» в лакокрасочных материалах.
Какая разница между этими значениями интересует многих.
На самом деле тут все довольно просто. В основе этого лежит экологическая составляющая. Автотранспорт, электростанции, химические производства являются источниками загрязнения атмосферы. Производители ЛКМ, например, загрязняют окружающую среду растворителями, испаряющимися в атмосферу. А самый большой вред наносит экосистеме автотранспорт.
В Европе это хорошо понимают и с каждым годом ужесточают экологические нормы, в том числе и в отношении VOC. Там одни из самых жестких требований, предъявляемых к производителям ЛКМ к экологической чистоте материалов.
Основное требование, предъявляемое европейскими экологами – это сокращение выбросов в атмосферу летучих органических соединений. Иногда говорят летучие органические вещества, сокращенно по-русски ЛОС или ЛОВ.
Подобная законодательная экологическая норма в свою очередь ведет к тому, что лакокрасочная отрасль начинает искать новые решения. И по мере совершенствования лакокрасочных материалов главной задачей в европейских странах, стала разработка продуктов с наименьшими потерями для экологии.
К решению этой задачи можно отнести, как усовершенствование и популяризацию водоразбавляемых ЛКМ, именно по этой причине европейцы используют повсеместно водоразбавляемые лакокрасочные системы, так и создание материалов с низким содержанием летучих органических соединений и соответственно с высоким содержанием сухого остатка.
Обычно органорастворимые материалы содержат пленкообразователи с высокой вязкостью, которые для успешного нанесения различными методами требуют введения большого количества растворителя. В последние годы на рынке ЛКМ появились новые материалы на основе низкомолекулярных пленкообразователей с низкой вязкостью, что позволяет повысить сухой остаток. Но тут есть одно «но», следствием снижения молекулярной массы пленкообразователя зачастую является уменьшение жизнеспособности материала после смешивания компонентов, поэтому очень много работы было посвящено именно ускорению процесса сушки. Исследования показывают, что составы с уменьшенным молекулярным весом способны, застывая, образовывать пленку повышенной прочности, если в их состав вводить реакционноспособные смолы. Пленка тогда гораздо более устойчива не только к механическим повреждениям, но и к воздействию химикатов. Такие покрытия долговечны, остаются красивыми в течение многих лет.
Также увеличивается вероятность образования потеков при нанесении. Поэтому для получения качественного покрытия в процессе работы необходим контроль реологических свойств материала.
Только в этом случае покрытия будут обладать требуемыми физико-химическими свойствами.
В Европейском Союзе принято считать VOC любые органические химические соединения, которые имеют высокое давление паров в обычных условиях при комнатной температуре, с точкой кипения ≤ 250°С.
Виды VOC многочисленны и разнообразны. Бывают как природного, так и искусственного происхождения.
Основным источником VOC в лакокрасочных материалах являются растворители, которые влияют на скорость высыхания, контролируют вязкость и тиксотропность. Выделяются из жидких веществ, включают в себя различные химические элементы, которые имеют краткосрочные или долгосрочные неблагоприятные последствия для здоровья человека.
Высокая концентрация VOC не только загрязняет воздух, которым мы дышим, но приводит к различным заболеваниям, таким как головная боль, глазные заболевания, заболевания дыхательных путей, а также снижение работоспособности нашей иммунной системы. Некоторые органические соединения способны вызвать рак у животных, а некоторые известны как причина рака и у людей.
Кроме того, летучие органические соединения способствуют образованию озона вблизи поверхности Земли, так называемый приземной озон, который является составляющей смога и даже в небольших концентрациях может оказывать пагубное влияние на здоровье, вызывая всякого рода расстройства, что может стать причиной серьезных заболеваний.
Нормальная концентрация в атмосфере этого элемента безусловна нужна, озон действительно чистит наш воздух, являясь сильным окислителем, он разлагает многие токсические примеси в атмосфере до простых безопасных соединений, тем самым обеззараживая воздух, но к сожалению переизбыток озона оказывает плохое влияние на живые организмы.
Производители по закону обязаны маркировать продукцию, которая содержит и выделяет VOC-вещества.
Для этого используют 5-ти уровневую шкалу:
• Минимальное содержание VOC: 0-0,29%
• Низкое содержание VOC: 0,30-7,99%
• Среднее содержание VOC: 8,00-24,99%
• Высокое содержание VOC: 25-50%
• Очень высокое содержание VOC: 50% и выше.
Вот так выглядит официальная марка ЕС, заветный европейский экологический символ — эко-цветок. Этим цветком ЕС награждает производителей стран Европейского союза и Европейской Экономической Ассамблеи, продукция которых значительно превосходит продукцию других производителей по экологическим критериям. Если видите данный символ на продукте, значит он безопасен для экосистемы.
В отличие от своих европейских коллег российские потребители ЛКМ в настоящее время еще не ограничены столь жесткими экологическими требованиями при выборе систем покрытий.
У нас в стране отношение к экологии не столь бережливое. И экологические стандарты в этой области у нас кардинально отличаются от европейских.
По сей день не принят Технический регламент ЕАЭС на лакокрасочные материалы. Именно технические регламенты по безопасности должны стать главным регулятором допуска продукции на рынок и закладывать параметры безопасности для человека и окружающей среды.
rg.ru/2017/02/27/tehregla…h-por-ne-byl-priniat.html
На сегодняшний момент европейцы используют такую разрешенную норму на максимальное содержание ЛОС для авторемонтных лакокрасочных материалов:
Продукты для подготовки и очистки 850 (г/л)
Средства для предварительной очистки 200 (г/л)
Заполняющая шпатлевка (все типы) 250 (г/л)
Грунтовка (отделочная/доводочная шпатлевка и многофункциональная грунтовка (для металлических поверхностей) 540 (г/л)
Травильная грунтовка 780 (г/л)
Верхний слой (все типы 420 (г/л)
Отделочные покрытия с особыми свойствами (все типы) 840 (г/л)
г/л в готовом для употребления продукте. За исключением «подготовительных и чистящих продуктов», любое содержание воды в продукте, готовом к употреблению, не следует принимать во внимание.
Если кратко, в Европе считают то что испаряется в атмосферу, загрязняя экологию и нанося вред здоровью. В нашей стране считают материал, оставшийся на поверхности после испарения всех летучих компонентов, иначе говоря «сухой остаток».
Что есть «сухой остаток» – это массовая доля нелетучих веществ в составе лакокрасочного материала, которая остается на поверхности после его отверждения. Определяется путем замера массы образца после полного отверждения и первоначальной массы. В ЛКМ к ним можно отнести смолы, пигменты, различные присадки и добавки.
В технической документации обычно его значение выражают в процентах от общего веса продукта. Данный параметр определяется в лаборатории производителя. Величина сухого остатка, как правило, приводится в техническом паспорте на материал.
В России для определения этого существует ГОСТ 31939-2012 (ISO 3251:2008) Материалы лакокрасочные. Определение массовой доли нелетучих веществ (ИСО 3251:2008. «Краски, лаки и пластмассы. Определение содержания нелетучих веществ», MOD)
Но если самому посчитать, то целесообразнее рассчитывать не на сухой остаток основы ЛКМ, а на сухой остаток рабочей смеси, готовой к применению.
Например:
Если на материале указано, что содержание сухого остатка у материала составляет 50%, это значит, что в 1 кг материала содержится 500 г сухого остатка. Для нанесения распылением и обеспечения рабочей вязкости его нужно разбавить, добавив 20% или 200 г разбавителя на каждый килограмм материала.
В результате мы получили 1200 г готового к работе состава, содержащего 500 г сухого остатка.
Рассчитаем процент сухого остатка — 500 х 100 / 1200 = 41,6%.
Таким образом, в рабочем составе содержание сухого остатка снизилось с 50% до 41,6%.
Резюмируем: сухой остаток измеряют по весу в процентном выражении в расчете на килограмм, то есть если указано, что сухой остаток условно говоря 50%, значит в килограмме готовой смеси сухого остатка 500 грамм.
В объеме измеряют летучие органические соединения, в граммах на литр, то есть, если VOC условно говоря равен 420 г\л, а так как у лкм разная плотность и тот же литровый объем может иметь разный вес, то соответственно значение сухого остатка будет выражаться другими значениями.
Чем выше сухой остаток ЛКМ, тем большая толщина покрытия получается после высыхания пленки. Взять к примеру грунты с высоким сухим остатком, их обычно используются в процессах, где нужно добиться толстого слоя грунта за одно нанесение.
Хотя российские ГОСТы позволяют измерить не только то, что осталось, но и то, что испарилось.
ГОСТ 31991.2-2012 (ISO 11890-2:2006) Материалы лакокрасочные. Определение содержания летучих органических соединений (ЛОС). Газохроматический метод (lSO 11890-2:2006 «Краски и лаки. Определение содержания летучих органических соединений (ЛОС). Часть 2. Газохроматический метод», MOD)
Аббревиатуры LS, MS, HS, UHS/VHS/HD как раз и несут в себе информацию о содержании сухого остатка в готовой к применению смеси в эмалях, грунтах или лаках.
LS (Low Solid) – низкое содержание сухого остатка.
MS (Medium Solid) – среднее содержание сухого остатка.
HS (High Solid) – высокое содержание сухого остатка.
UHS/VHS/HD (Ultra High Solid/Very High Solid/High Density) – сверхвысокое содержание сухого остатка.
Пока не существует достаточно четкого определения материала по сухому остатку. Традиционно к ним относят ЛКМ с содержанием нелетучих веществ свыше 60% (по объему).
Качество воздуха в квартире
Купил осенью приборчик, весьма точно измеряющий основные параметры воздуха в помещении, поделюсь зимними наблюдениями.
1. Параметр «CO2»,
или «надышали тут, черти, проветрите!». Это содержание в воздухе углекислого газа, который является выхлопом Блуждающих Биороботов, то есть нас.
Этот параметр, собственно, и сподвиг меня купить приборчик. Почему-то мне было крайне интересно, насколько быстро мы надышиваем, и насколько быстро это проветривается. Чтобы зимой не устраивать лишний раз сквозняк.
Параметр измеряется в «ppm» (миллионная доля). По мнению производителя приборчика, расклад таков:
Мои наблюдения: недолгим но мощным проветриванием можно снизить показатель до 500 ppm, и затем удерживать в пределах не более 800 ppm при наличии хорошего постоянного микропроветривания (когда от окна явно веет свежестью). Если же, боясь сквозняков, плотно закрыть окно, то парочка биороботов нагоняют за пару часиков выхлопов до 1500 ppm. Вроде бы, это ещё «зелёная зона», но википедия не советует заниматься чем-то в такой обстановке, ибо томно и вяло.
2. Параметр «RH»,
относительная влажность, в процентах.
Я знал, что зимой с ней в квартирах проблема, но не подозревал, что настолько.
Вообще, параметр тесно связан с температурой, и производитель приборчика выделил такой «островок», в котором сочетание температуры и влажности считается комфортным:
3. Параметр «PM2.5».
Имеет весьма страшное описание: это содержание в воздухе сверхмелких частиц, настолько мелких (менее 2.5 микрометров), что они не задерживаются ни ноздревыми волосьями, ни внутрилёгочной мокротой, а стремительно проникают прямо в кровь, неся отравление и печаль.
Но, с точными значениями печали учёные ещё не определились, например в приборчике можно переключиться между двумя стандартами, имеющими разный расклад по печали.
Впечатляет разница, да? Я выбрал строгий американский стандарт. Вот результаты наблюдений:
Значение краснеет, если жарить еду. А если масло на сковороде чуть подгорело, то легко достигается высший уровень опасности (гениальные программисты зачем-то присвоили высшему уровню опасности тёмно-бурый цвет, который вовсе не привлекает внимание на индикаторе приборчика, а должен бы). Поначалу я пугался, распахивал окна. потом попривык. Если это так опасно, то в артели, жарящей весь день напролёт хамсу на рыбном рынке в Батуми, должна быть высокая текучка кадров. Но, судя по виртуозности жарильщиц, они там работают долго, при этом веселы и румяны.
Да, кстати, я не проверял на табачном дыме, сажи там вроде как тоже немало.
4. Параметр «tVOC».
Количество летучих органических веществ.
Итак, понаблюдал я долгое время перемигивание индикаторов.
Вот такой набор банальностей.
Но это лично проверенные и одобренные банальности!
Полное разочарование в увлажнителях воздуха.
Как я писал, зимой в комнате влажность где-то 15..20%, а должна быть хотя-бы 40%.
Купил-таки ультразвуковой увлажнитель, 100мл/час.
Включил у окна, оставив только самое минимальное микропроветривание. Дверь закрыл. Слежу за приборами в другом краю комнаты.
И что, дал он вожделенную влажность, да? Два!
Целых 2 (два, two, iki) процента, блин.
Прав был @flicker581 со своими расчётами:
#comment_193687849
Типовой ультразвуковой увлажнитель не даст желаемой влажности.
Нет от него ожидаемого эффекта. Зато есть яркий побочный эффект:
Всплеск содержания в воздухе сверхмелких частиц PM2.5. Всплеск до заоблачных, «опасных» значений, даже подгоревшее при жарке масло не давало настолько сильного всплеска. Видимо, это как раз те самые соли и примеси из воды, которые ультразвуковой излучатель дробит и выбрасывает в воздух вместе с микрокаплями воды. Вода-то испарится, а эта хрень продолжит летать, оседая в лёгких и белым налётом на мебели. Если это только соли, то вроде как не беда, они же растворимы. В конце концов, сидя около моря мы такую же соляную взвесь вдыхаем с радостью и считаем полезной. Но что если кроме солей там есть какие-то нехорошие примеси, которые обычно оседают в воде осадком?
Так что же, выхода нет?
Выход есть. Нас снова выручит Полотенчик!
Кстати, 25 мая его день, «Towel Day».
Кстати, в инструкции к увлажнителю приведены расчёты, красиво доказывающие, что увлажнитель зимой за два с половиной часа повысит влажность аж до 60%!
Вот они, как пример несостоятельности идеализированных расчётов:
С улицы пришла влага 1.9 г/кубометр, а должно быть 10.4 г/кубометр, чтобы была комфортная влажность 60%, то есть нужно в воздух добавить (10.4-1.9)*30 = 255 грамм воды. То есть, за 2.5 часа увлажнитель якобы поднимет влажность до 60%.
увлажнитель вообще вещь, без него зимой сплю и на утро будто в пустыне с бодуна. В горле пересохло, язык как нождачка, нос сухой. Щас припер домой в спальню, поливает всю ночь, даже спать и вставать гораздо легче, тем более у горяченной батареи спим
А что за приборчик? Я смотрел разные варианты, но никак не выберу.
Что бы не проветривать, можно поставить бризер или рекуператор.
нихерасе островок «комфортной температуры\влажности».
Сделал себе на ардуине что-то подобное. Только ещё за бортом меряет. Использовал sds011 для измерения пыли 10 и 2.5 мкм, mh-z19 для CO2 и SI7021 для температуры влажности.
Тебе этот приборчик продали, значит нужно показать его работой, что он тебе очень-очень нужен, чтобы ты рассказал про него остальным потенциальным покупателям.
Советую съездить с ним в лес, на побережье, убедишься, что нормы невыполнимы.
В обсуждениях различных датчиков CO2 всегда есть мнение, что за 9к не купишь более менее точного прибора или который будет долго держать точность
никак не могу найти верное решение:
— включаю увлажнитель при закрытом окне в комнате на ночь и просыпаюсь от того, что нечем дышать (40-50% влажности показывает приложение от этого увлажнителя, чувство, что кислорода мало);
— открываю окно сверху, чтобы впустить свежий воздух и всё, вся влага улетучивается на улицу, потом просыпаюсь уже от сухоты и сухих козявок в носу.
Каким образом правильно использовать увлажнитель в условиях городской отапливаемой квартиры зимой?
На моем есть три лапочки: зеленая (до 800) желтая (800-1000) и красная (больше 1000). А у вас больше 1000 это «слегка повышено». Может они как-то по-разному мерят?
Кстати, про увлажнитель и анализаторы воздуха. Были у меня раньше увлажнители. Толку было мало, но хоть что-то. От последнего (ультразвукового) я избавился после того, как анализатор показал резкий рост PM2.5 при работающем увлажнителе. Это летел сухой остаток от водопроводной воды. Причём, вода у нас очень мягкая, налёта на мебели не оставляет, но что-то в ней всё равно есть.
Продолжение поста «Качество воздуха в квартире»
Полное разочарование в увлажнителях воздуха.
Как я писал, зимой в комнате влажность где-то 15..20%, а должна быть хотя-бы 40%.
Купил-таки ультразвуковой увлажнитель, 100мл/час.
Включил у окна, оставив только самое минимальное микропроветривание. Дверь закрыл. Слежу за приборами в другом краю комнаты.
И что, дал он вожделенную влажность, да? Два!
Целых 2 (два, two, iki) процента, блин.
Прав был @flicker581 со своими расчётами:
#comment_193687849
Типовой ультразвуковой увлажнитель не даст желаемой влажности.
Нет от него ожидаемого эффекта. Зато есть яркий побочный эффект:
Всплеск содержания в воздухе сверхмелких частиц PM2.5. Всплеск до заоблачных, «опасных» значений, даже подгоревшее при жарке масло не давало настолько сильного всплеска. Видимо, это как раз те самые соли и примеси из воды, которые ультразвуковой излучатель дробит и выбрасывает в воздух вместе с микрокаплями воды. Вода-то испарится, а эта хрень продолжит летать, оседая в лёгких и белым налётом на мебели. Если это только соли, то вроде как не беда, они же растворимы. В конце концов, сидя около моря мы такую же соляную взвесь вдыхаем с радостью и считаем полезной. Но что если кроме солей там есть какие-то нехорошие примеси, которые обычно оседают в воде осадком?
Так что же, выхода нет?
Выход есть. Нас снова выручит Полотенчик!
Кстати, 25 мая его день, «Towel Day».
Кстати, в инструкции к увлажнителю приведены расчёты, красиво доказывающие, что увлажнитель зимой за два с половиной часа повысит влажность аж до 60%!
Вот они, как пример несостоятельности идеализированных расчётов:
С улицы пришла влага 1.9 г/кубометр, а должно быть 10.4 г/кубометр, чтобы была комфортная влажность 60%, то есть нужно в воздух добавить (10.4-1.9)*30 = 255 грамм воды. То есть, за 2.5 часа увлажнитель якобы поднимет влажность до 60%.
Руки по швам!
Текст мой, картинка с просторов. Писала утром, но из-за рейтинга не вышло разместить оперативно.
Спасибо строителям за тонкие стены.
Живёт у нас по соседству бабушка. Бывшая секретарь какой-то партии. Бабушке, не соврать, под 90 лет, если даже не столько.
За окном морозно, но небо чистое, голубое, солнце светит, синички пищат на балконе, дразнят кота, кот нервничает, собака нервничает ещё больше. Больше не нервничает никто.
Слышу, из-за стены знакомый голос родом из времён союза. И мелодию. Звуки утренней зарядки. Подошла ближе к стене, смежной с комнатой бабушки. Точно, не ошиблась. И звук, такое ощущение, что исходит не из телевизора, или компьютера, а такой, тот самый, советский, из приёмника. Возможно, просто аудиозапись на кассете.
Что хочу сказать. Бабуле под 90, выглядит всегда отлично, стрижка, помада, серьги, пальто, брюки, летом платья, сарафаны. Дома идеально чисто (пили чай по случаю). Всегда поздравляем друг друга с праздниками, если нужна помощь, всегда помогаем друг другу.
Так вот. Не важно, какое время года, погода, бабушка по выходным ходит гулять с подругами. В кино, театр, на улицу, ездят в другие районы, и так далее. Дома занимается цветами, вышивкой, собирает паззлы.
Но это не всё. Живёт одна. Родные далеко где-то, куда она, собственно каждое лето ездит на поезде. Ехать почти неделю до них.
Бабушка берет на некоторых выходных детей подростков из детского дома или интерната. Ходит туда с подарками, организовывает досуг подопечных.
Мыслит ясно, соображает быстро, считает в уме на раз два, в магазине без чека суммирует сумму покупки и помнит все цены товаров.
Она не сидит дома у телевизора, не ругает правительство, не жалуется на пенсию, очереди, врачей. Не собирает сплетни у подъезда, и.
Скорее всего, именно по этим всем причинам, бабушка в свои годы даст фору любому из нас.
Классификация ЛКМ по сухому остатку и VOC: LS, MS, HS, UHS/VHS
В современном мире ужасы всемирного похолодания сменяются угрозами глобального потепления, и наоборот. Объяснение этому одно: человечество загрязняет окружающую среду. Лакокрасочная индустрия тоже вносит в это свой печальный вклад, загрязняя атмосферу растворителями и другими вредными веществами, содержащимися в ЛКМ. Поэтому вполне логично, что в ходе эволюции лакокрасочных материалов одним из приоритетных направлений было улучшение экологических свойств ЛКМ. В конце концов, жить в чистом мире хотят все.
Именно вопросы сохранения окружающей среды на протяжении многих лет заставляют экологов большинства развитых стран, прежде всего Западной Европы, предъявлять к производителям ЛКМ и автосервисам все более жесткие требования к экологической чистоте лакокрасочных продуктов. Главная задача — добиться сокращения выбросов в атмосферу вышеупомянутых растворителей или, как их называют в ученых кругах, — летучих органических соединений (volatile organic compounds, VOC).
C природой шутки плохи
Исследователи подсчитали, что доля растворителей, испаряющихся в атмосферу при производстве и применении одних лишь лакокрасочных материалов, составляет 32% от общей массы выбросов летучих органических веществ.
Чем опасны органические растворители? Помимо того, что они негативно влияют на здоровье работников и повышают пожаро- и взрывоопасность во время хранения и использования ЛКМ, они представляют еще более глобальную угрозу.
Летучие органические соединения относятся к веществам, которые способствуют образованию озона вблизи поверхности Земли, создающего так называемый летний смог.
И хотя озон является природной составляющей атмосферы и защищает Землю от избытка солнечного ультрафиолета, его переизбыток может негативно сказываться на здоровье людей и других живых организмов.
Так, повышенная концентрация озона во вдыхаемом человеком воздухе может стать причиной неизлечимой астмы, вызывать боли и расстройства дыхательных путей. Так что вполне понятна такая озабоченность европейских экологов, стремящихся добиться резкого сокращения выбросов вредных веществ при производстве ЛКМ и покраске.
Как же с этим обстоят дела у нас? Скажем так: в Росии и странах СНГ отношение к вопросам экологии пока не настолько трепетное. Более того, даже стандарты в этой области у нас в корне отличаются от западных. Если в Европе в первую очередь считают то количество веществ, что испарилось (обозначая этот параметр аббревиатурой VOC и измеряя его в граммах на литр), то у нас наоборот — важно не то, что улетело, а то содержание материала, что осталось на поверхности после испарения всех растворителей — так называемое содержание сухого остатка.
LS, MS, HS, UHS/VHS/HD
Эти аббревиатуры как раз и говорят нам о содержании сухого остатка в готовой к применению смеси того или иного лакокрасочного материала — эмали, грунта, лака:
В технической документации эта характеристика чаще всего указывается в процентах. Например, указанная величина — 65%. Это означает, что из приготовленного и нанесенного лакокрасочного материала после испарения всех растворителей на поверхности останется тех самых 65%. Остальное — улетело в атмосферу, отравляя маляра и загрязняя окружающую среду.
К материалам с различным содержанием сухого остатка в лакокрасочной терминологии часто применяются такие термины как «низконаполненный» (это относится к LS-материалам), «средненаполненный» (MS), «высоконаполненный» (HS).
Лучше понять, что здесь имеется в виду под различной степенью наполненности ЛКМ поможет такой простой пример: возьмем немного сахара и насыплем его в воду, пытаясь растворить. Что произойдет? Поначалу сахар будет растворяться хорошо, но если мы постепенно будем досыпать его все больше и больше, то в определенный момент насыщение раствора достигнет критической точки, после которой произойдет его кристаллизация. В таком растворе сверх того, что уже растворилось, больше ничего раствориться не сможет.
Также у нас не получится продолжать растворение с помощью какой-то другой жидкости, если мы добавим ее в этот кристаллизовавшийся раствор, поскольку более эффективного растворителя чем вода, для сахара не существует.
Теперь перенесем эту картинку на ЛКМ, где сахар — это пленкообразователи (смолы), а вода — растворители. Растворимость смолы зависит от ее молекулярной массы и химического состава, а также от применяемых растворителей. Под растворителями здесь имеется в виду не то, что мы наливаем, когда готовим ЛКМ (эти жидкости правильнее называть разбавителями), а те жидкости, которые вводятся в ЛКМ при изготовлении на заводе.
Так вот, в случае с ЛКМ пространства для маневра гораздо больше, чем в нашей аналогии с сахаром. Благодаря совершенствованию полимеров и разработке эффективных растворителей, химикам удалось значительно повысить концентрацию «сахарного сиропа»: от низконаполненного (LS), до средне- (MS), а затем высоконаполненного (HS) и сверхвысоконаполненного (UHS/VHS).
LS и MS
LS-материалы уже давно запрещены на законодательном уровне и официально почти никем не производятся. Но у нас такие продукты нет-нет да и промелькнут на рынке, например под видом какой-нибудь эконом-линейки акриловых лаков. На упаковке аббревиатуры LS вы, разумеется, не увидите.
Обратившись к цифрам, мы увидим, что летучесть LS-материалов составляет порядка 820-840 г/л (тот самый VOC). Показатель сухого остатка у этих материалов очень низок — порядка 30-40%, в связи с чем наносить их нужно было не меньше, чем в три слоя. В противном случае добиться рабочего слоя краски в 50-60 мкм, особенно на вертикальной поверхности, было невозможно.
Почему? Потому что молекулы у такого низкоконцентрированного материала гораздо крупнее, чем у МS или НS-продуктов, и расположены они намного реже. Поэтому нужная толщина пленки при использовании LS-материалов набирается только за три прохода. Если же мы попытаемся набрать такую толщину за один слой, нас ждет фиаско — эмаль попросту стечет на пол, и дело с концом.
Неудивительно, что материалы класса LS устраивали мало кого. И не только по экологическим соображениям, но и с точки зрения экономии. Получается, что из литра такой краски не оставалось практически ничего, если учесть, сколько материала при покраске уходило в опыл (из-за низкого коэффициента переноса пистолетов того времени), а сколько просто улетучивалось в атмосферу (60-70%!).
Все это привело к тому, что химики стали искать способ сделать лакокрасочные материалы менее летучими. Так на свет появились материалы MS.
Здесь нужно понимать один момент — MS-материалы не стали более густыми, нет. В том-то весь фокус и состоит, что при большей концентрации полимера вязкость материала не изменилась. Полимер ведь остался тот же — акриловая смола, но с более низкой молекулярной массой, что позволило повысить ее растворимость в меньшем количестве растворителя.
Ведь использование смолы с меньшей молекулярной массой, наоборот, делает материал более текучим. Вот и получается, что использование такой смолы при меньшем количестве растворителя не изменило вязкость материала. В конце-концов, если бы мы могли без конца перенасыщать раствор (как с сахаром), то в конечном итоге получили бы что-то похожее на шпатлевку.
А вот содержание VOC в MS-материалах значительно снизилось — в среднем до 600 г/л. Что касается сухого остатка, то его величина у этих материалов стала составлять от 40 до 55%.
Вместе с «летучестью» MS-продуктов уменьшился и непродуктивный расход материала. Более концентрированным MS-материалом мы стали достигать необходимой толщины покрытия уже за два прохода.
HS и UHS/VHS
Но и 600 г/л не стали пределом. В конце 2000 года законодательные органы Европейского Союза опубликовали постановление о планируемом в 2007 году ужесточении требований к изготовлению, продаже и применению ЛКМ в зависимости от уровня содержания в их составе летучих растворителей. Ограничения должны были затронуть весь перечень ЛКМ: от шпатлевок и обезжиривателей до лаков и красок.
Теперь содержание органических растворителей в литре приготовленной базовой краски, 2K эмали или лака предполагалось снизить до 420 г/л.
Производители ЛКМ были предупреждены о введении данных ограничений заблаговременно, поэтому у них в запасе оставалось еще семь лет для строительства производств и разработки продукции, которая соответствовала бы новым экологическим нормам.
Чтобы соответствовать этим нормам, нужно было еще больше поднять сухой остаток (снизить VOC). Для этого химикам пришлось поломать голову над синтезом новых полимеров-связующих. Как говорилось выше, чтобы поднять сухой остаток необходимо использовать смолы с низкой молекулярной массой.
Но если в LS и MS материалах для получения пространственно сшитых полимерных пленок в реакциях сшивания должно прореагировать сравнительо небольшое количество функциональных групп, то в случае с продуктами с высоким сухим остатком их должно прореагировать намного больше.
Иными словами, чтобы получить покрытие с необходимыми физическими и химическими характеристиками при меньшей молекулярной массе смолы, эта смола должна обладать более высокой реакционной способностью. Только таким образом можно существенно поднять сухой остаток, сохранив при этом высокие потребительские характеристики покрытия, его хорошую способность к отверждению. Этим и занялись ученые — начали предпринимать действия, направленные на повышение реакционной способности пленкообразователей.
Логично предположить, что физические параметры высоконаполненных HS-материалов в таком случае уже не могут не отличаться от свойств материалов MS и LS. Действительно, из-за высокой концентрации полимера (который сам по себе намного более реакционноспособный) и значительного сокращения количества растворителя, система получается настолько заряженной и плотной, что это уже не может не повлиять на вязкость. Молекул так много и настолько они близко к друг другу, что банка аж трещит!
Высоконаполненные материалы стали более вязкими, что привнесло некоторые изменения в процесс работы с ними. HS-материалы уже за полтора слоя позволяют достигать толщины покрытия в 50-60 микрон, а содержание сухого остатка в них достигло 55-65%.
Но бесконечно уменьшать количество растворителя в краске невозможно — вязкость станет слишком большой. Если бы мы захотели получить получить 100% сухого остатка в банке, в конечном итоге получили бы порошковую краску.
Максимальный предел находится где-то в районе 82-85%, и этого удалось достичь у современных «сверхнаполненных» UHS/VHS-материалов, многие из которых допускается наносить и вовсе в один слой! (или в полтора, но первый — очень легкий).
Наполнить материал еще выше уже невозможно по определению.
Свое слово экологи сдержали и с октября 2007 года в Европе все малярные предприятия обязаны соответствовать новым экологических стандартам.
Если кому интересно, для полного перечня ЛКМ максимально допустимые величины VOC в соответствии с современным законодательством выглядят следующим образом:
О базовых эмалях
А вот с базовыми эмалями история получилась немного другая. Нам известно, что это материалы жидкие, с большим количеством растворителя и тонкослойным нанесением. Низкий сухой остаток и большое количество растворителя нужны здесь для правильной «укладки» металлических пигментов относительно подложки. Если взять и увеличить содержание сухого остатка по аналогии с акриловыми материалами, металлические частицы уже не смогут правильно ориентироваться, что негативно скажется на визуальных свойствах покрытия.
Поэтому, чтобы добиться снижения VOC в базовых эмалях, пришлось переделывать их «под воду». За счет замены органических растворителей водой удалось добиться экологичности базовых эмалей при сохранении их низкого сухого остатка. Как вы могли догадаться, вода для этих красок идет не та, что из-под крана, а специально обработанная. 🙂
Вот так водоразбавляемые базовые покрытия, а также лаки и грунты на сольвентной основе, но с очень высоким сухим остатком и низким VOC позволяют соответствовать современным экологическим требованиям.
Разработчики ЛКМ даже стали выделять продукты, отвечающие этим требованиям, в отдельные группы материалов и давать им специальную маркировку. Обычно такие материалы можно распознать по аббревиатуре VOC или словосочетании Low VOC (LV). Если речь о лаках, то такие лаки часто называют просто VOC-лаками.
Такая маркировка дает возможность специалистам кузовных предприятий при выборе ЛКМ не тратить время на подсчет VOC. Если это материал заслуживающего доверие производителя, то все уже посчитано, а легитимность расчетов утверждена в экологических органах. Ведь часто производитель пишет на банках: HS, VHS, а проверишь — в лучшем случае MS, если не LS.
Но дело здесь не только в экологии.
Любой маляр знает, что если некоторое количество готового к нанесению лака оставить в банке, то через некоторое время образуется не твердое вещество, а некая желеобразная субстанция. Дело в том, что, хотя процесс полимеризации протекает во всем объеме материала, испарение растворителей происходит только с его поверхности. А остатки растворителя резко снижают прочность полимера и ответственны за набор твердости лака и его долговременную усадку.
Поэтому, чем меньше растворителя в материале, тем более толстыми слоями его можно наносить, и тем выше прочность образовавшейся пленки.
Кроме того, при равной толщине пленки материалом с большим сухим остатком можно укрыть большую поверхность. Так, одним литром лака HS можно покрыть площадь примерно на треть большую, чем лаком серии MS.
Так что, как видите, распространение материалов с высоким сухим остатком продиктовано не только экологическими, но и чисто практическими мотивами.
Рассуждая об экологии нельзя забывать и о том, как ведут в работе себя те или иные лаки, как правильно понимать: два или полтора слоя лака нанесено и т.п. О практических тонкостях работы с лаками мы поговорим уже в следующей статье.