Покровные слои (красочные пленки и эмали) лакокрасочного покрытия первыми воспринимают воздействие атмосферных факторов: световое излучение, тепловое воздействие, осадки, ветры, морозы, перепады температур, а также абразивное воздействие песка, пыли и других составных частей верхнего строения пути. Поэтому роль покровных слоев покрытия отличается от роли грунтовок и шпатлевок.

Лакокрасочные пленки способны стареть, т. е. постепенно разрушаться под влиянием окружающей среды. При старении пленкообразователей в покрытиях происходят физические и химические процессы, приводящие в основном к деструкции содержащихся в них молекул полимеров. Различают окислительную деструкцию (под действием кислорода воздуха), гидролитическую (под действием воды) и термо-фотохимическую (под действием тепла и света).

Процессы деструкции сопровождаются разрывом валентных связей макромолекул, их распадом с образованием коротких цепей. Измельчение молекул сопровождается изменением свойств покровных пленок — снижением вязкости, температуры плавления, механической прочности, эластичности и увеличением растворимости.

Пленки различной природы неодинаково реагируют на внешнее воздействие. Наличие активных атомных групп, например, двойных связей, способствует интенсификации окислительной деструкции; присутствие сложноэфирных групп — гидролитической деструкции.

Наиболее существенные изменения протекают в покрытиях на основе масляных, алкидных и других конденсационных смол. Твердость этих материалов в ряде случаев повышается с 0,20—0,30 до величин порядка 0,55—0,60, а эмали MЛ-12 — до 0,80 (твердость стекла принята за 1). Твердость пленок на полимеризационных смолах, которая вначале в ряде случаев выше твердости пленок на основе конденсационных смол, изменяется значительно медленнее и достигает тех же величин.

Повышение твердости пленок может происходить за счет протекающих в этих пленках процессов полимеризации или улетучивания пластификаторов. В помещении пленки сохраняют свои свойства. Повышение твердости при сохранении эластичности положительно влияет на стойкость к удару и абразивному воздействию песка и др.

Изменение цвета покровного слоя протекает как вследствие выцветания самих пигментов, так и в результате протекающих в пленках процессов химической деструкции, что приводит к образованию перекисей низкомолекулярных кислот, а в перхлорвиниловых покрытиях — хлора, которые при взаимодействии с пигментами изменяют цвет последних.

Непигментированные покрытия менее стойки к атмосферным воздействиям, чем пигментированные. Пигменты способны поглощать или отражать ультрафиолетовые лучи и, таким образом, защищать связующее от разрушающего действия. Поэтому пигментированные пленки, как правило, более светостойки. Однако некоторые пигменты, например двуокись титана (особенно анатазной структуры) и окись цинка, обладающие большой фотохимической активностью, ускоряют старение пленок.

Энергия квантов света, поглощенная частицами пигментов, служит причиной ускоренного окисления пленкообразующего, адсорбированного на поверхности пигментных частиц. Образуемые при этом перекиси способствуют разрушению пленкообразующего. Первым признаком старения пленок в этом случае является «меление».

Краски с высокой отражательной способностью снижают скорость старения и повышают атмосферостойкость. Максимальной отражательной способностью обладает основной карбонат свинца, но из практических соображений целесообразно применять двуокись титана — рутил. Чем больше соотношение коэффициента преломления пигмента и связующего, тем больше сила рассеивания пигментной суспензии. Отражательную способность можно повысить пигментами с минимальным размером частиц.

Пигментирование повышает устойчивость как к фотохимическому, так и к термоокислительиому старению.

Наполнители, хорошо взаимодействующие с полимером, повышают его термостойкость на десятки градусов. Тальк, слюда повышают атмосферостойкость. Инертные не оказывают влияния на деструкцию.

Активные пигменты и наполнители способствуют увеличению сопротивления разрыву и уменьшению удлинения, остаточной деформации и набухаемости полимеров.

Ориентация макромолекул в поверхностном слое повышает механическую прочность. Пленки на основе масляных, масляно-смоляных, алкидных и других низкомолекулярных связующих хорошо упрочняются пигментами.

Если пигменты нереакционноспособны, пленки получаются мягкими, плохо сохраняют блеск, отличаются низкой водостойкостью и недолговечны.

Процессы деструкции протекают не только в поверхностном слое краски, эмали, лака, но и во всем многослойном покрытии, состоящем из грунта, нескольких слоев шпатлевки и нескольких слоев эмали. Однако характер процессов и их скорость могут быть другими, чем в однослойном покрытии.

Деструкция молекул пленкообразователя в процессе старения проявляется также в растрескивании пленки.  Скорость растрескивания масляно-смоляных, а также алкидных (глифталевых, пентафталевых) лаков и эмалей протекает с интенсивностью, находящейся в обратной зависимости от степени жирности лаковой основы.

Характер растрескивания пленок высокополимерных покрытии (перхлорвиниловых и др.) резко отличается от характера растрескивания пленок на основе конденсационных смол. Растрескивание таких пленок начинается значительно позднее и протекает очень медленно. Это объясняется тем, что при старении пленок на основе виниловых полимеров протекают в основном процессы деструкции, а не полимеризации. При этом уменьшается эластичность пленок и их прочность.

Однако в присутствии частично летучих пластификаторов вследствие испарения или вымывания последних наблюдаются случаи повышения прочности пленки.

Эффективным средством сохранения покрытий является введение в них алюминиевой пудры, которая при нанесении покрытия располагается в виде пластинчатого защитного слоя на грани воздух — пленкообразователь, экранируя и защищая последний от агрессивного воздействия внешней среды.

Красочная алюминиевая пудра  получается при вальцевании алюминиевого порошка с добавкой парафина. При этом каждая крупинка порошка развальцовывается в тончайшие лепестки-пластинки, смазываемые со всех сторон слоем парафина. Обработанная таким образом красочная алюминиевая пудра приобретает способность всплывать в тонком слое пленки и располагается в ней, подобно рыбьей чешуе, рядом пластинок, создавая сплошной «бронированный» металлический слой покрытия. Способность пудры к всплыванию называется лифингом.

Одним из средств повышения атмосферной стойкости покрытий и снижения степени их разрушения является искусственная сушка покрытий, при которой увеличивается их твердость 1 (рис. 35) и уменьшается набухаемость 2.

Похожие записи: