Атмосферное старение покрытий

Атмосферное старение обусловлено комплексным воздействием многих факторов — солнечной радиации, воды, кислорода воздуха, переменных температур и т. д. Скорость разрушения покрытий в атмосферных условиях примерно в 50 раз больше, чем в помещении. Основной вклад в разрушение покрытий вносят фотохимические процессы, инициируемые солнечным светом, а также процессы окислительной и гидролитической деструкции, происходящие под влиянием кислорода, озона и содержащейся в воздухе воды. Чем выше интенсивность солнечной радиации, колебания температуры и влажности воздуха, тем с большей разрушительной силой происходит процесс старения. Например, потеря блеска покрытий при действии прямого солнечного света в несколько раз больше, чем при действии рассеянного. Наибольшая скорость потери блеска и соответственно старения приходится на весенне-летний период, т. е. период наибольшей солнечной радиации.

Атмосферное старение связано с протеканием химических (деструкция и структурирование) и физических (структурообразование) процессов в пленке. Чем выше химическая стойкость пленкообразователя и чем стабильнее его структура в покрытии, тем менее оно подвержено внешним изменениям. Срок службы покрытий в атмосферных условиях может колебаться от 2 до 10 лет и более. Это зависит от природы пленкообразующего вещества, вида и цвета пигментов, технологии изготовления покрытия, конкретных условий его эксплуатации.

По ГОСТ 9.104 и ГОСТ 9.032 определены макроклиматические районы, различающиеся климатом (умеренный, холодный, умеренно-холодный, морской и т. д.), и основные факторы, воздействующие на покрытия. Типичные признаки разрушения покрытий — изменение цвета, потеря глянца, меление, растрескивание, отслаивание, появление точек и очагов коррозии металла. В соответствии с макроклиматическими условиями эксплуатации и факторами, воздействующими на покрытия, рекомендуются для применения соответствующие лакокрасочные материалы и системы покрытий. Высокую атмосферостойкость проявляют покрытия на основе поливинилфторида, полиакрилатов, хлорсульфированного полиэтилена, сополимеров винилхлорида, перхлорвинила, эпоксидно-виниловых, меламиноалкидных, полиэфирных, эпоксиэфирных, полиуретановых, акрилуретановых, алкидноуретановых и пентафталевых пленкообразователей. Эти покрытия успешно используются при защите изделий и объектов, эксплуатирующихся в атмосферных условиях (железнодорожные вагоны, автомобили, сельскохозяйственное и подъемно-транспортное оборудование, мостовые сооружения и др.).

Пигменты могут существенно изменять скорость старения покрытий. На старение многослойных покрытий (изменение блеска, меление и начало коррозии металла) большое влияние оказывает природа грунтовочного слоя. Особенно эффективны грунтовки и покрытия, содержащие в качестве пигмента порошки цинка, а также светоотражающие покрытия, выполняющие роль промежуточного слоя. В большей степени сохранность покрытий в атмосферных условиях определяется подготовкой поверхности. Оптимальные способы подготовки — струйно-абразивная очистка, кристаллическое фосфатирование или оксидирование. Сложность процессов старения покрытий обусловливает необходимость их всесторонней и правильной оценки. Наиболее объективную характеристику стойкости покрытий дают натурные испытания, проводимые на испытательных станциях или атмосферных площадках в различных климатических зонах. Такие климатические зоны определены как в пределах нашей страны, так и на мировом пространстве. Существует огромное количество испытательных станций, куда могут быть направлены образцы покрытий для проведения испытаний в соответствии с требованиями заказчика. При атмосферных испытаниях оцениваются практически все основные виды разрушений.

По полученным результатам рассчитывается суммарный показатель (обобщенная количественная оценка) защитных свойств покрытия в атмосферных условиях (A3):

АЗ = Х(В + Т + С + П + К),

где, А' — коэффициент весомости (для разных видов разрушений он составляет 0,1–0,4); В, Т, С, Г1, К — количественные оценки выветривания, растрескивания, отслаивания, образования пузырей и коррозии соответственно (определяются при испытании с учетом поверхности и размера разрушения).
Значения A3 выражаются в баллах (от 1 до 5).

Натурные испытания, однако, длительны. Поэтому широко практикуются ускоренные испытания в аппаратах искусственной погоды, где в ужесточенном варианте имитируются погодные условия. В отечественной практике зарекомендовали себя аппараты искусственной погоды ИП-1-2 и ИПК-3, различающиеся источниками излучения. Предусматривается использование и комплекса другой аппаратуры — камер влажности, холода, солевого тумана, сернистого газа, термокамер, аппаратов для оценки биоповреждений. Разработаны методики ускоренных климатических испытаний лакокрасочных покрытий, которые включены в ГОСТ 9.401. Они позволяют получать результаты в 20–50 раз быстрее по сравнению с натурными испытаниями.