Контроль нефтяного битума для красок

Контроль нефтяного битума для красок: Объекты, Область, Методы и Оборудование

Введение
Нефтяной битум является ключевым компонентом во многих видах защитных и декоративных красок, особенно для создания барьерных покрытий с высокой устойчивостью к влаге, химическим реагентам и атмосферным воздействиям. Его применение варьируется от грунтовок и антикоррозионных покрытий до кровельных мастик и специальных эмалей. Для обеспечения стабильного качества лакокрасочных материалов (ЛКМ) и их соответствия техническим требованиям необходим строгий и комплексный контроль качества исходного битума. Эта статья охватывает основные аспекты такого контроля.

1. Объекты испытаний

Объектами испытаний при контроле битума для красок являются непосредственно различные виды и марки нефтяного битума, предназначенные для использования в качестве пленкообразующей основы, модификатора или добавки в ЛКМ. К ним относятся:

• Строительные битумы (БН): Наиболее распространенный тип, используемый в красках (например, БН 70/30, БН 90/10). Контролируются стандартные марки, соответствующие ГОСТ или другим применяемым стандартам.
• Окисленные битумы: Получаемые продувкой воздухом, обладают более высокими температурами размягчения и лучшей термостабильностью, что критично для некоторых красок.
• Битумы дорожные (БНД): Некоторые марки могут применяться в ЛКМ, но требуют тщательного отбора по параметрам, критичным для покрытий (например, растяжимость, хрупкость).
• Модифицированные битумы: Битумы, улучшенные полимерными добавками (например, СБС, АПП) для повышения эластичности, термостойкости и адгезии. Контроль включает как базовые свойства битума, так и специфические показатели модификации.
• Битумные растворы (лаки): Уже приготовленные растворы битума в органических растворителях. Контролируется содержание нерастворимых веществ, вязкость, время высыхания, цвет.

2. Область испытаний

Контроль битума для красок направлен на оценку свойств, напрямую влияющих на качество и эксплуатационные характеристики конечного покрытия:

• Реологические свойства: Определяют поведение битума при нагреве (для приготовления композиций) и нанесении (вязкость мастик, текучесть).
• Термические свойства: Критичны для устойчивости покрытия к нагреву и холоду, способности битума формировать сплошную пленку.
• Механические свойства: Влияют на эластичность, хрупкость, прочность и долговечность покрытия при механических воздействиях и деформациях подложки.
• Химическая стойкость и стабильность: Оценивают сопротивление битума старению (окислению под действием тепла и кислорода воздуха), устойчивость к растворителям, маслам, воде и другим средам.
• Чистота и однородность: Исключают наличие примесей, нерастворимых частиц или неоднородности, которые могут ухудшить внешний вид и защитные свойства покрытия.
• Растворимость: Гарантирует полное растворение битума в выбранных растворителях для получения однородных красок и лаков.

3. Методы испытаний

Для оценки вышеперечисленных свойств применяются стандартизированные методы испытаний, преимущественно регламентированные ГОСТ (для стран СНГ), а также международными стандартами (ISO, ASTM, EN):

• Определение температуры размягчения («Кольцо и Шар» ГОСТ 11506, ASTM D36, EN 1427): Один из ключевых показателей. Определяет температуру, при которой битум переходит из относительно твердого состояния в капельно-жидкое под действием стандартного груза. Показатель термостабильности битумной пленки.
• Определение глубины проникания иглы (пенетрация ГОСТ 11501, ASTM D5, EN 1426): Измеряет консистенцию (твердость) битума при стандартной температуре (обычно 25°C). Влияет на вязкость красок и твердость покрытия.
• Определение растяжимости (дуктильность ГОСТ 11505, ASTM D113, EN 13398): Измеряет способность битумной нити растягиваться до разрыва при заданной температуре и скорости. Важный показатель эластичности и когезионной прочности будущего покрытия.
• Определение показателя температуры хрупкости (ГОСТ 11507, ASTM D113): Температура, при которой битумное покрытие на металлической пластинке растрескивается при изгибе. Критичен для оценки морозостойкости покрытия.
• Определение изменения массы после прогрева (старение в тонком слое ГОСТ 18180, ASTM D1754, EN 12607-1): Оценка устойчивости к термоокислительному старению. Битум нагревают в тонком слое при заданной температуре и времени, затем измеряют изменение массы, пенетрации и температуры размягчения. Показатель долговечности покрытия.
• Определение массы веществ, нерастворимых в толуоле (ГОСТ 20739, ASTM D4072, EN 12592): Определяет содержание твердых примесей (песок, пыль, карбены).
• Определение растворимости в органических растворителях (ГОСТ 20739, ASTM D2042, EN 12592): Оценивает чистоту битума и его способность полностью растворяться в типичных растворителях для красок (уайт-спирит, ксилол, сольвент).
• Определение вязкости (ГОСТ 1929, ASTM D4402 - ротационные вискозиметры): Применимо к битумным лакам и расплавам.

4. Испытательное оборудование

Для проведения описанных испытаний используется специализированное оборудование:

• Аппарат для определения температуры размягчения по способу «Кольцо и Шар»: Состоит из металлических колец, шариков, стакана с нагревательной жидкостью (вода, глицерин, этиленгликоль), термометра и системы равномерного нагрева.
• Пенетрометр: Прибор с точным механизмом (ручным или автоматическим) для погружения стандартной иглы в образец битума под заданной нагрузкой в течение строго определенного времени при контролируемой температуре. Измеряет глубину проникновения в десятых долях миллиметра.
• Дуктилометр: Водяная баня с термостатом, в которой движутся две раздвижные пластины. На пластины заливается битумная образующаяся "восьмерка". Прибор растягивает образец с постоянной скоростью до разрыва, фиксируя длину растяжения в сантиметрах.
• Аппарат Фрааса: Стандартное оборудование для определения температуры хрупкости. Состоит из охлаждающей бани (жидкость + сухой лед или компрессорное охлаждение), держателя для металлических пластинок с нанесенным битумом и механизма изгиба.
• Шкафы для старения: Термостатируемые шкафы с принудительной циркуляцией воздуха для проведения испытаний на тепловое старение в тонком слое (образцы в специальных противнях) или в толстом слое.
• Аналитические весы: Точные весы для взвешивания образцов до и после испытаний (старение, определение нерастворимых веществ).
• Экстракционные аппараты (Сокслета или аналоги): Для экстракции битума из смесей или определения нерастворимых компонентов.
• Вискозиметры: Капиллярные (для определения условной вязкости расплавленного битума) или ротационные (для битумных растворов и мастик).
• Оборудование для пробоподготовки: Печи, плитки для разогрева образцов, термостаты для поддержания температуры образцов перед испытаниями.

Заключение

Комплексный и строгий контроль качества нефтяного битума, используемого в производстве красок, является залогом стабильности свойств и надежности защитных покрытий. Применение стандартизированных методов испытаний на правильно подобранном оборудовании позволяет всесторонне оценить реологические, механические, термические и химические свойства битума, прогнозировать его поведение в составе краски и обеспечивать требуемые эксплуатационные характеристики готового покрытия – его адгезию, эластичность, водостойкость, химическую стойкость и долговечность. Постоянный входной контроль битума согласно регламентированным методикам – обязательная часть технологического процесса любого производителя качественных битумсодержащих ЛКМ.