Классификация ЛКМ по сухому остатку и VOC: LS, MS, HS, UHS/VHS

1. Причины экологических проблем

Жизнь человека на Земле сейчас сопровождается огромнейшей, созданной им химической промышленностью. Гомо сапиенс (homo sapiens) уже давно сильно отдалился от природы, погрузился в стекло, бетон, разные виды пластика, металла с самыми разнообразными покрытиями. Натуральные материалы и поверхности, такие как дерево, камень, тоже лакируются специальными составами, защищающими от вредителей, огня, сохраняющими на протяжении длительного времени цвет, качество этих красивых природных предметов. А вот предки не пользовались такими веществами, а сооружения их рук сохраняются до настоящего времени, удивляя мастерством, ювелирной виртуозностью. Любое из нынешних защитных веществ имеет сложную химическую структуру, многие компоненты которой вредны для здоровья. Это хорошо знают те, кто профессионально с ними работает на заводах и фабриках. Лаки, краски обладают специфическими запахами, состоящими из улетучивающихся из веществ молекул. Открывая банку или несколько, молекулам, вызывающим запах не придают значения. А если краски очень много, а процесс окрашивания длится целыми рабочими днями, а то и посменно на многих предприятиях? Колоссальное количество вредных веществ попадает в атмосферу, отравляя её и дышащие, питающиеся ею организмы.

Известно, что многие промышленные центры страдают от загрязнённого воздуха. Работают заводы и предприятия, многочисленные автомобили загрязняют воздух дымом, углекислым газом, другими вредными частицами. Многие города мира периодически погружаются в удушающий смог, вызывающий тяжёлые болезни, смерть всего живого и, в первую очередь, «царя природы». Огромное количество вредных испарений исходит от накапливающегося на планете мусора, экологичная утилизация которого продолжает оставаться одной из наиболее важных проблем.

2. Озоновый слой: значение, причины и последствия повреждений

Вредные испарения, содержащие большое количество хлора, фтора и др. вредных веществ, попавшие в атмосферу, постепенно поднимаются до озонового слоя, разрушая его. Молекулы газов взаимодействуют в губительных для озона реакциях, которые продолжают изучаться учёными. Первое обширное исследование образования и потерь озона было сделано ещё в 1930 году английским учёным Сидни Чепменом. Количество озона уменьшается в результате многочисленных реакций, объединяющихся в целые семейства: галогеновое, водородное, азотное, кислородное.

Что же такое «озон» и почему он так важен?

Наличие у Земли озонового слоя установили французские учёные-физики в 1912 г. Современными исследованиями обнаружен его на Венере. Вокруг нашей планеты озоновый слой образовывался на протяжении 1,85 — 0,85 млрд лет. К этому времени над Землёй из фотосинтеза накопилось много кислорода, но растения и живые существа начали появляться только после возникновения озонового слоя, защищающего поверхность земли от 97 – 99 % палящего солнечного излучения.

Различают смоговый, тропосферный и стратосферный озон. Находящихся в атмосфере около 10 % смогового и тропосферного озона негативно влияют на здоровье людей. Защищает землю от перегрева озон в стратосфере, находящийся на расстоянии от 20 до 40 км в тропических, умеренных широтах, и 15 – 20 км в полярных. В стратосфере озона — 90 %, но объём этого газа небольшой. При его сжатии до атмосферного давления на уровне моря при 0 градусов получился бы слой в 3 мм.

Причиной глобального потепления, в результате которого затапливаются территории суши, происходят природные катаклизмы и т.д., являются озоновые дыры – места с повреждённым испарениями флора, хлора, разреженным озоновым слоем, через которые на Землю попадает больше вредного ультрафиолета, вызывающего болезни, повышающего температуру поверхности нашей планеты.

2. Влияние на природу лакокрасочных материалов, процесса их изготовления. Особенности классификации ЛКМ

Огромный вред здоровью людей и атмосфере причиняют испарения или летучие органические вещества. При изготовлении и использовании лакокрасочных материалов их возникает около 32 %. Эти вещества ядовиты, взрывоопасны, а также содействуют образованию смогового озона в атмосфере, загрязняющего воздух, мешающего свободной циркуляции кислорода. Смоговый озон как удушающий мешок, покрывает многие города мира. Вызывает неизлечимые астмы, боли в области лёгких, сердца, головные боли. Борьба за уменьшение загрязнения воздуха имеет глобальное значение. В связи с этим экологи обратили внимание на значительный сегмент лакокрасочной промышленности, продукция которого должна давать наименьшее количество вредных испарений. Именно испарения или то, что улетело, учитывают европейские эксперты при определении степени вреда лакокрасочной продукции. Это так называемый показатель VOC, измеряющийся граммами на литр.

В России показатель качества лакокрасочного материала определяют, измеряя, наоборот, то, что остаётся после испарения и называется сухим остатком.

3. Виды ЛКМ по содержанию сухого остатка

Вредные испаряющиеся растворители необходимы для лака, грунтовки, эмали. На материалах, качество которых определяется величиной сухого остатка, можно найти величину в процентах, которая показывает, сколько вещества осталось после того, как из него испарились растворители. К примеру, 65 % показывает, что из материала 35 % испарятся в атмосферу, отравляя её и того, кто выполняет работу. В зависимости от количества сухого остатка вещества бывают:

— низконаполненные: то есть с наименьшим количеством сухого остатка (обозначаются LS — Low Solid);

— средненаполненные (MS — Medium Solid);

— высоконаполненные (HS — High Solid);

— со сверхвысоким содержанием сухого остатка UHS/VHS/HD (Ultra High Solid/Very High Solid/High Density).

Здесь также важно понимать, что под растворителями следует иметь в виду те вещества, которые применяются для растворения смол при изготовлении лакокрасочных материалов. Жидкие средства, доливающиеся при использовании, нанесении ЛКМ, лучше назвать разбавителями.

4. Практическое понимание сухого остатка. Запрещённые материалы

Понять, что такое сухой остаток и какое значение имеет его количество можно, понаблюдав за растворением в воде сахара. Если взять определённую ёмкость, к примеру, до половины наполненную водой и постепенно насыпать в неё сахар, то возникнет момент, когда воды не станет. Растворять сахар будет нечем, и он кристаллизируется. Сделать массу более жидкой и продолжить растворение можно, только, добавив воды.

Наибольший вред окружающей среде причиняют низконаполненные материалы с наименьшим количеством сухого остатка (LS). В настоящее время они запрещены. Количество сухого остатка в них – 30 – 40 %. Молекулы вещества крупные. Расход такого материала на обработку определённой площади огромный – оно ложится на поверхность очень тонким слоем. Обрабатывать нужно не менее 2 – 3 раз. Больше половины – 60-70 % испаряется: VOC – 820 – 840 г/л.

Такие лаки и краски были очень вредными и приносили мало пользы, поэтому продолжались работы по их совершенствованию. Нужно было снижать молекулярную массу частиц, для того, чтобы при одинаковом объёме материала сухой остаток был гораздо выше. Результатом стали средненаполненные (MS) лаки и краски с VOC до 600 г/л, количеством микрочастиц – от 40 до 55 %. Исследования для новых улучшений качества продолжились.

5. Улучшение качества веществ с высоким и сверхвысоким сухим остатком

Продолжающееся ухудшение экологии вызвало необходимость пересмотра существующих стандартов и установления новых. В 2000 году законодательными органами Европейского Союза было принято постановление, обязывающее всех производителей ЛКМ ещё больше уменьшить количество испарений в своей продукции до 2007 года. Учёным-химикам пришлось очень сильно потрудиться. Результатом стали высоконаполненные, а также материалы со сверхвысоким содержанием сухого остатка (до 65%) HS, UHS/VHS/HD. Понятно, что чем больше сухой остаток – тем больше микрочастиц и меньше растворителя. Если сухой остаток 100%, получается краска-порошок.

Особо сложной задача оказалась для совершенствования базовых эмалей. Они не могут быть очень густыми, поскольку, чтобы покрытие было красивым, наносить их необходимо тонкими слоями, нередко используя специально предназначенное для такой консистенции оборудование. Уменьшить количество летучих веществ в таких красках решили, изменив состав растворителей, используемых при изготовлении: изобрели жидкость, в основе которой — специально обработанная вода.

В настоящее время выпускают качественные лакокрасочные покрытия с низким VOC. Это обозначение указано на упаковках. Они более практичны, безопасны, экономичны. Химики не останавливаются на достигнутом, продолжая работать над тем, чтобы ещё больше снизить уровень воздействия ЛКМ на окружающую среду.