Какие современные требования к техническим характеристикам лакокрасочных покрытий?

Метод ускоренных испытаний - история принятия

На рубеже полутора десятка двухтысячных годов на современном российском рынке ЛКМ, усилился рост доли импорта и активная экспансия иностранных производителей. Как результат - ослабление позиций отечественных производителей красок и лаков. Какие меры были приняты:

1. Для повышения конкурентоспособности ЛКМ отечественного производства установлены единые требования к показателям долговечности, качества и безопасности лакокрасочных покрытий (ЛКП)
2. Установлены единые методы оценки долговечности, принятые на территории Российской Федерации и за границами нашего государства.

Таким стандартом принят ГОСТ 9.401-91 «ЕС3КС. Покрытия лакокрасочные. Методы оценки лакокрасочного покрытия и требуемая долговечность. Общие требования и методы ускоренных испытаний на стойкость к воздействию климатических факторов». Эти нормы разработаны в конце 1980-х годов. Уже к началу нового века он полностью характеризовал состояние лакокрасочной промышленности. Таким образом, методы ускоренных климатических испытаний позволяют предположить срок службы лакокрасочного покрытия.

ГОСТ 9.401 покрытия лакокрасочные принят в 1991 году и до настоящего времени претерпел изменения. Статус ГОСТ 9.401 2018 актуальный по состоянию на 2025 год.

Ускоренные методы испытаний строительных материалов

Для строителей, выполняющих работы по отделке и покраске новых строений, реконструкциях и ремонтах, с использованием современных строительных материалов существует технический регламент. ТР 174-05. Технические рекомендации по определению долговечности отделочных и облицовочных материалов", утвержден Управлением научно-технической политики в строительной отрасли 08.07.2005. В рекомендациях изложены принципы определения долговечности строительных материалов.

Основа для тех регламента - метод ускоренных испытаний строительных материалов. Сущность метода- оценка воздействия УФ излучения, величины и перепадов температур, изменение влажности, отрицательных температур, совокупность этих и других эксплуатационных факторов.

При использовании коэффициента ускорения для разных условий эксплуатации изделия, можно с точностью прогнозировать срок службы лакокрасочного покрытия. Показатель оценивания антикоррозийных свойств рассчитывают по требованиям ИСО.

Такие требования формировались в результате испытаний, с помощью которых выявлялась пригодность ЛКП для антикоррозионной защиты.

Требования к лакокрасочным покрытиям

Ассортимент рекомендуемых материалов в стандарте расширялся за счет алкидных эмалей и модифицированных алкидных, водно-дисперсионных и эпоксидных ЛКМ.

В ассортименте Лакокраска-Я ассортимент эпоксидных красок достиг 300+ наименований. Это эпоксидные краски с отвердителями и однокомпонентная краска ЭП-51. Уникальность эп-51 состоит в высыхании при 20 градусах за 3 часа.

С разнообразными пленкообразователями на нашем рынке насчитывается более 3000 марок красок, с учетом материалов, которые производятся в быту и продукции зарубежного производства.

Расширять бесконечно ассортимент невозможно. Поэтому так важно сформулировать новые требования к покрытиям и материалам, увязать их с зарубежными требованиями, для того, чтобы повысить их конкурентоспособность.

По условиям эксплуатации ЛКП (требования ГОСТ 9.401-91) привязаны с точки зрения воздействия внешней среды к категориям исполнения изделий по ГОСТ 15150-69. Это такие значения влажности и температуры, коррозионной агрессивности среды и категории размещения изделий (навес, помещение, открытый воздух).

Оценка воздействия на лакокрасочные покрытия климатических факторов

Для разработки ускоренных методик мы учитывали действие климатических факторов:

• влажность;
• солнечное излучение;
• температура;
• содержание в окружающей среде коррозионно-активных агентов.

Международный стандарт ИСО 12944:1998 «Лаки и краски. Антикоррозионная защита стальных конструкций от коррозии с помощью защитных лакокрасочных покрытий» основной РД лакокрасочников.

iso 12944 системы защитных лакокрасочных покрытий:

1. Нормирует требования к коррозионной защите металла;
2. Классифицирует окружающую среду по скорости потери массы и толщины, в результате электрохимической и химической коррозии металла.

Срок службы лакокрасочного покрытия определяется предполагаемой долговечностью лакокрасочной защитной системы до первого ремонта покрытия (капитального).

Учитывая эту классификацию, были сформированы методы ускоренных испытаний, а также их продолжительность для определения у ЛКП срока службы. В этой публикации представлено видение по взаимодействию вышеназванных стандартов на рассмотрение потребителей и производителей ЛКМ. 

Требования iso 12944 учтены в стандартах ОДМ 218.4.002-2009 (в отраслевом дорожном методологическом документе), а также РД-05.00-45.21.30-КНТ-005-1-05 (в правилах антикоррозионной защиты резервуаров).

Взаимосвязь ИСО 12944:1998, ГОСТ 9.104-79 и ГОСТ 15150-69 происходит с точки зрения воздействия факторов внешней среды.

О сроках службы лакокрасочных покрытий

Срок службы для лакокрасочных покрытий в условиях эксплуатации холодного и умеренного климата, в соответствии с ГОСТ 9.401-91:

1. Не менее 2 лет: для морского, тропического климата;
2. Для все климатического и общеклиматического исполнения- срок службы не менее 1 года

В ИСО 12944:1998 такой срок службы рассматривается, как малый (2- 5 лет). Почти 90% марочного ассортимента по ГОСТу 9.401-91 имеет достаточно малый срок службы.

Не более 10% марочного ассортимента ГОСТ 9.401-91 по ИСО 12944:1998 имеет средний срок службы (5-15 лет) (ЭП-5116, КО-42). 1-2% по ИСО 12944:1998 имеют большой срок службы (более 15 лет ).

Поэтому, разработка новых марок ЛКМ с малым сроком службы возможно только взамен устаревших марок с одновременной их отменой. Важно, чтобы рекомендуемый ассортимент ЛКМ был сформирован со средним и с большим сроком службы.

Испытания, для подтверждения службы в 10 лет

К конкуренции с зарубежными аналогами способны ЛКМ, у которых срок службы не менее 10-15 лет.

Для того, чтобы подтвердить такой долгий срок службы, проводят достаточно сложные испытания. Они включают в себя довольно дорогое оборудование, постоянный контроль и наличие квалифицированных кадров. Эти испытания занимают большой промежуток времени, от трех до четырех месяцев. Поэтому для большего удобства проводят специальные климатические испытания с учетом ИСО 12944.

Минусы стандарта  ИСО 12944:

1. Не удобство руководствоваться только данными этого стандарта;
2. Стандарт предоставляет слишком широкий интервал срока годности.
3. Такой стандарт не учитывает столь важный фактор окружающей среды, как наличие солнечной радиации. Эта радиация вызывает разрушение, а в последствие и протекание фотоокислительной деструкции пленкообразователя на покрытии элемента. Также солнечная радиация ведет к изменению фотохимической активности пигментов и наполнителей. Начинаются процессы старения, меняются свойства лакокрасочного покрытия. Также при данных стандартах не учитываются перепады температур, которые вызывают в лакокрасочных покрытиях небольшие растрескивания в результате замораживания и десорбции влаги. Такие показатели в областях, которые находятся в холодных и умеренных климатических поясах.

Изменения в пленке лкп от низких температур

По данным, полученным НИИ, из-за длительного воздействия низких температур в пленке лакокрасочной поверхности создается внутренние напряжение и происходит снижение адгезии (возникновение связи между слоями разнородных тел). По этим причинам начинает растекаться и отслаиваться ЛКП.

Разрушения такого рода не свойственны ЛКП, которые производятся в западноевропейских государствах. Стоит отметить, что ИСО 12944 распространяется на ЛКП, полученные на обычной и оцинкованной стали.

Также данная ИСО не действует на порошковые покрытия, ЛКП с толщиной более 2 миллиметров, а также лакокрасочные поверхности, которые применяются в качестве облицовки резервуаров (ЭП-1155, ХС-717).

Но результатами, которые полученные в ряде всех испытаний по ИСО 12944, нужно пользоваться с осторожностью, из-за того, что ЛКП могут и не выдержать испытаний.

Чтобы определить срок службы ИСО 12944:1998 указывает на необходимость дополнительных испытаний (циклических) с применением УФ- излучения и перепадов температур. Но чтобы определять сроки службы ЛКП, написано много публикаций о плохой корреляции ускоренных результатов, по сравнению с натуральными испытаниями.

Например, данные фирмы Jotun свидетельствуют о том, что для определения реального срока службы ЛКП в Голландии используются такие коэффициенты корреляции:

• испытания на водостойкость – 0,45;
• натурные испытания – 0,85,
• испытания в соляном тумане – 0,5,
• циклические испытания – 0,65 [6].

Как правило, испытания в соляном тумане имеют достаточно хорошую корреляцию в случае металлических покрытий, в случае же органических покрытий хорошей корреляции не наблюдается . При нормальных природных условиях, с исключением морских условий и условий на химических производствах, образуются другие продукты коррозии, чем при испытаниях в соляном тумане. Учитывая данные испытаний НИИ ЛКП, метод испытания в соляном тумане (когда коррозия распространяется от надреза) очень хорошо зарекомендовал себя в случае, когда оценивалось качество подготовки поверхности, при испытании электрофорезных, водоразбавляемых и ингибированных ЛКМ с окрашиваемой поверхностью.

Международная практика, обычно, использует как международные стандарты, так и национальные. ИСО 11997-1:2005, например, устанавливает такие методы ускоренных испытаний, при которых ЛКП подвергаются циклическому воздействию соляного тумана, увлажнения и высушивания.

Такие испытания достаточно хорошо коррелируют с результатами натурных испытаний. Один из методов хорошо коррелирует с результатами эксплуатации ЛКП на автомобилях в США и Японии, другой – в Европе, третий (данные Великобритании) – для воднодисперсионных красок.

В отличие от Европы и Великобритании, климат в Российской Федерации имеет резкую континентальность, которая проявляется большими годовыми и суточными колебаниями температур, длительными морозами зимой и резкими суточными колебаниями температуры воздуха в летнее и весеннее время, а также коротким жарким летом.

При всем при этом 2/3 территории Российской Федерации принадлежит зоне холодного климата, где температура в зимнее время может опускаться до -45- 60 С.

Для умеренного климата были разработаны циклические испытания на основе данных натурных испытаний ЛКП на климатических станциях в городах: Москва, Хотьково, Звенигород, Сковородино (в Амурской области), Орговани (в Венгрии), Летнянах (в Чехии), Дебальцево (в Донецкой области); для холодного климата – в Норильске, Якутске, Мурманске, Магадане; для тропического климата – в Гаване, Йемене, Вьетнаме, Сухуми, Батуми, Ташкенте; для морского климата – на судах с маршрутом плавания в тропических морях и в Северном ледовитом океане.

По ГОСТу 9.401-91 методики испытаний имеют очень высокую степень корреляции с результатами натурных испытаний. Погрешность прогнозирования составляет ± 10% . Использование стандартов ИСО преимущественно для определения долговечности ЛКП из-за климатических особенностей нецелесообразно.

Эти пробы осуществлялись до достижения ЛКП степени вздутия (наличие пузырей), растрескивания, отслаивания и коррозии. Эти состояния, в соответствии с ГОСТом 9.407-84 должны быть равны 3 балла. Максимальное допустимое разрушение -5% поверхности, коррозия- 1%, с размером коррозионного поражения до 1 миллиметра.

Наличие такого рода дефектов требует частичного окрашивания. Полное перекрашивание происходит при 20% разрушении поверхности.

Влияние условий хранения на долговечность лкп

Срок годности и условия хранения имеют очень важное экономическое и экологическое значение. С одной стороны, правильная защита промышленных единиц увеличивает их износостойкость, обеспечивая экономное потребление ресурсов. Например, при слабой противокоррозионной защите, Германия теряет приблизительно четверть миллиона евро в год.

А с другой стороны – строгость природоохранительных законов за границей привело к тому, что экологическая полноценность лакокрасочного материала ведет к выживанию на рынке.

Меры против лкп, для сохранения природы:

1. Ограничения на эмиссию новых летучих комплексов в составе ЛКМ.
2. Уменьшение использования различных пигментов лакокрасочных материалов на основе свинца, хрома (VI).
3. Запрещено применение этиленгликоля в специальных пигментных пастах.

Все эти причины создают серьезную проблему для производителей ЛКМ и ставят перед ними новые задачи.

Например, лакокрасочное покрытие, которое используется в строительстве, не должно иметь в своем составе соединения свинца, мышьяка, кадмия, хрома.

Кроме этого, в таких материалах запрещено содержание хлорированных УВ, бензола, пиробензола, метанола.

Вместе с требованиями экологического характера выдвигаются требования по увеличению срока службы ЛКП.

На сегодняшний день Россия ни чем не уступает Европе по истечению срока годности лакокрасочных материалов. Можно сделать вывод, что в современном обществе государственные стандарты устарели.

Этому послужили новые, экономические и экологические требования. По новому ГОСТу необходимо ввести ассортимент со средним (5-10 лет) и большим (10-15 лет) сроком службы ЛКП, чтобы не вытеснить с рынка отечественные лакокрасочные материалы.

Выдержки из статьи «Современные технические требования к лакокрасочным покрытиям..», авторы Ф.И. Ильдарханова, В.Н. Пучкова, к.х.н. К.Г.Богословский, ОАО НИИ ЛКП с ОМО «Виктория».