Ультрафиолетовое излучение (УФ) - электромагнитное излучение, спектр длин волн которого лежит в диапазоне между фиолетовой областью видимого спектра и рентгеновского излучения 400-100 нм. Открытие УФ-излучения состоялось в 1801 году физиком из Германии - Иоганном Риттером. Он заметил, что за ультрафиолетовой областью спектра фотопластинка чернеет быстрее, чем в видимом диапазоне, из чего был сделан вывод, что эти лучи весьма активны.
Основным источником УФ-излучения в природе является солнце, однако ультрафиолетовое излучение составляет всего около 3% от солнечного света. Оно невидимо человеческому глазу, зато любому лакокрасочному покрытию может нанести непоправимый вред.
УФ-лучи воздействуют на поверхность и разрушают молекулярные связи, из которых состоит лакокрасочное покрытие. Есть множество факторов, которые влияют на скорость разрушения ЛКП, но основными являются интенсивность солнечного света и время воздействия солнечного излучения на объект. Фасады зданий, как впрочем и любое строительные конструкции практически постоянно находится под прямыми солнечными лучами, поэтому степень негативного влияния УФ-лучей очень высока.
Разрушение начинается с верхнего слоя лака, покрытие становится шероховатым, появляются неровности. Солнечный свет по поверхности не отражается, а рассеивается, следовательно, покрытие теряет блеск и глянец. На следующем этапе происходит изменение цвета в результате разрушения пигментов в краске (выцветание). Все это в результате приводит к потере эластичности, появлению трещин и полному разрушению ЛКП. [1,3]
С солнечной энергией, попадающей на ЛКП, может происходить три вещи — она может отражаться, поглощаться и пропускаться. В совокупности все эти три параметра составляют 100%. В случае с лакокрасочным покрытием необходимо максимизировать отражение, т.е. чем больше будет солнечной энергии отражаться, тем лучше для состояния и внешнего вида.
у стандартного ЛКП коэффициент отражения невелик и составляет не более 20% (причем если ЛКП идеально ровное, т.е. покраска была произведена недавно, и на покрытии нет никаких загрязнений). Со временем этот показатель только уменьшается — ведь чем больше повреждается лакокрасочное покрытие, тем хуже оно отражает солнечный свет, а из этого следует, тем больше УФ-излучения поглощается и оказывает свое губительное влияние. [2]
Воздействию УФ-облучения образцы подвергались в фотарии, изменения внешнего вида фиксировались через каждые 10 часов.
После 10 часов наждения в экспериментальной установке на образцах наблюдалось увеличение числа вкраплений на лакокрасочном покрытии образца из бетона, на образцах из металла и древесины явных изменений не наблюдалось. (Рис. 1)
Рис. 1 Образцы окрашенных материалов после 10 часов нахождения в фотарии. (слева: бетон, металл, древесина)
После нахождения 20 часов под действием УФ-облучения, невооруженным глазом можно заметить уменьшение блеска окрашенной поверхности, у всех образцов, а на образце из металла появление легкой желтизны. (Рис. 2)
Рис. 2 Образцы окрашенных материалов после 20 часов нахождения в фотарии. (слева: бетон, металл, древесина)
После 30 часов непрерывного воздействия УФ- облучения на образцы наблюдается явное потускнение окрашенной поверхности образцов, появление шероховатости, на образцах из бетона и металла заметное увеличение желтизны, числа вкраплений, на образце из древесины помимо краплений наблюдается появление трещин на ЛКП. (Рис.3)
Рис. 3 Образцы окрашенных материалов после 30 часов нахождения в фотарии. (слева: бетон, металл, древесина)
После 40 часов непрерывного нахождения в экспериментальной установке, внешний вид образцов имеет заметное ухудшение, помимо увеличения желтизны, потускнения и увеличения вкраплений на образцах, наблюдается и начальный этап разрушения ЛКП. На образце из бетона явное увеличение размера диаметра вкраплений, на образце из металла наблюдается резкое увеличение объема вкраплений на поверхности всего образца , на образце из древесины, заметное увеличение шероховатости поверхности, ЛКП становится хрупким, и происходит частичное отслоение покрытия в местах где до этого наблюдалось появление микротрещин.(Рис. 4)
Рис. 4 Образцы окрашенных материалов после 40 часов нахождения в фотарии. (слева: бетон, металл, древесина)
Прогнозирование долговечности (условного срока службы в годах) объекта исследования на основе потери эстетических качеств.
Формула для расчета долговечности (условного срока службы в годах) отделочных материалов «Д» после появления признаков потери внешнего вида:
(2)
Где М – среднее количество месяцев, соответствующее одному циклу испытаний; П – количество циклов при испытании в лабораторных установках; К – коэффициент стабильности и надежности работы лабораторных установок; 12 – количество месяцев в году.
Усредненное количество месяцев, соответствующее одному циклу испытания различных видов отделки зданий в лабораторных условиях, приведены в таблице 1.
Таблица 1. Усредненное количество месяцев, соответствующее одному циклу испытания различных видов отделки зданий в лабораторных условиях
|
№ п/п |
Вид отделки |
Среднее количество месяцев соответствующее одному циклу испытания, М |
|
1 |
2 |
3 |
|
1. |
Системы окраски и офактуривания фасадов и металлических кончтуркций лакокрасочными материалами |
1,25 |
|
2. |
Окраска деревянных изделий |
0,60 |
Условных срок долговечности офактуривания фасадов ЛКП (в годах), которые подвергаются воздействию атмосферной среды:
Условный срок долговечности окрашенной деревянной поверхности ( в годах), под воздействием агрессивных атмосферных условий:
Существенной особенностью лакокрасочных материалов является защита строительных материалов от губительного воздействия УФ- излучения. Но не только строительный материал, но и само лакокрасочное покрытие должно быть защищено от УФ-лучей. Помощь может осуществляться путём «поглощения» излучения (абсорбции), здесь имеются три возможности:
- Увеличение содержания пигмента - в этом случае вероятность попадания луча на пигмент увеличивается, снижаются разрушения, но и общая тональность красок становится темнее.
- Увеличение толщины слоя – как результат также более тёмный слой, но могут возникнуть проблемы при высыхании слоя краски.
- Добавка УФ-защитных средств – рассеянные или отведённые лучи теряют в силе. Для этого применяют либо дополнительные вещества, которые принимают опасные излучения и в какой-то мере «жертвуют» себя, или же вещества, которые невидимы и ликвидируют опасность, рассеивая частицы излучения.
Определение эффекта защиты какого-либо покрытия приводит в конце концов к определённому числу, которое, исходя из многолетнего опыта составляет 2,4% пропускания УФ- лучей. Это число представляет собой отношение «поглощённых» к пропущенным УФ-лучам, через определённую часть УФ-спектра (440-280 нм).[4,5]
Таким образом, воздействие агрессивных условий атмосферных явлений оказывает влияние на любое лакокрасочное покрытие вне зависимости от того, на какой строительный материал оно нанесено, что приводит к отрицательным последствиям, в результате чего происходит потеря эстетических качеств материала, а так же прочностных свойств и несущей способности. Для того чтобы оградить материалы от температурных воздействий необходимо устраивать защитные слои из лакокрасочных материалов и покрытий , либо использовать для изготовления конструкций и оборудования специальные особо прочные материалы, предназначенные для применения в наших климатических условиях.