Лаки и краски

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

I. Исходные материалы и их влияние на качество олиф, лаков и красок

II. Основные виды лакокрасочных товаров

III. Лаки

IV. Краски

Заключение

Список литературы

Введение

Вы не задумывались о том, много ли натуральных, экологически чистых вещей в вашем доме? Наверняка, покупая дешевую советскую мебель, которая приносила в дом стойкий химический аромат и вызывала аллергию у половины домашних, вы недобрым словом поминали и ее производителей, и всю бытовую химию. И, наоборот, увидев солнечные блики на светлом дереве, прикоснувшись к натуральной керамике или прохладному металлу, вспоминали о природе. К сожалению, ни природных, ни естественных предметов в наших домах давно нет. От дерева и керамики почти всегда нас отделяет тонкий, почти невидимый слой искусственного вещества - лака.

История возникновения

Историки считают, что слово "лак" родилось на полуострове Индостан. Именно там был изобретен первый лак - шеллак, изготовленный на основе смолистых выделений насекомых, обитающих в огромных количествах на тропических деревьях. Буквально слово "лак" означало "сто тысяч".

Лаковые анекдоты

В последнее время наметилась тенденция возврата к естественной обработке материалов. Некоторые фирмы, производящие элитную мебель, сушат древесину не ускоренным способом в специальных шкафах, как это принято у большинства современных производителей, а просушивают в течение нескольких месяцев, используя натуральные клеи и, конечно, не признают никаких лаков. Вместо них они применяют растительные масла (например, льняное), и мебель приобретает приятный запах, при этом будучи защищенной от внешних воздействий.

Естественно, далеко не каждый человек может позволить себе натуральную, экологически чистую мебель за несколько тысяч долларов. Применение технологий, унаследованных от предков, неизбежно увеличивает цену изделия иногда в десятки, а то и в сотни раз по сравнению с серийными аналогами.

К тому же, и при использовании натуральных компонентов не исключены казусы. К примеру, не так давно в одной из стран бывшего СССР к мастеру, занимающемуся изготовлением деревянной посуды, поступил заказ на национальную кухонную утварь - нечто вроде чаши для вина из дерева. В последние пятьдесят лет использовать дорогие чаши, изготовленные умельцами и практически не отличающиеся от антикварных, по назначению никому в голову не приходило. Заказ был дорогой и срочный, и мастер решил, что чаша должна быть прочной и качественной. Поэтому, вместо того, чтобы долго пропитывать дерево маслом, он воспользовался искусственной морилкой. Как стало известно уже потом, заказчиком был крупный чиновник, подаривший чашу иностранному гостю. Гость же решил не просто украсить ею свой интерьер, а попробовал пить из нее национальный напиток. В результате, гость познал не только прелести напитка, но и прелести больницы.

Но (за исключением подобных анекдотических случаев) защитные свойства искусственных, химических лаков практически всегда превосходят естественные аналоги при обработке деревянных поверхностей.

Впрочем, лаки - это почти идеальный материал, создающий надежное препятствие разрушению, проникновению воды и пыли и позволяющий сохранить внешний вид любого материала.

Что же, собственно, такое лак? Целью любых лакокрасочных работ является защита поверхности тонкой пленкой из вещества на основе органического илинеорганического полимера. Лак от прочих подобных покрытий (красок, грунтовок и т. д.) отличается тем, что пленка в данном случае прозрачная, не скрывающая поверхности. Это - официальное определение лака.

Естественным пленкообразователем (тем, что остается на поверхности после испарения растворителя) может выступать то же растительное масло, подвергнутое специальной обработке, смолы натурального происхождения (янтарь, канифоль и т. п.), специально обработанная целлюлоза и пр. Синтетических пленкообразователей, используемых в производстве лаков, гораздо больше. Это алкидные, эпоксидные и другие смолы, карбомидо- и меламиноформальдегидные вещества и т. д. В лаки часто вводят красящие вещества - для придания поверхности какого-либо оттенка.

Другим важным элементом лакокрасочного покрытия является растворитель или разбавитель. Для лаков используются органические растворители или вода. Лаки на водной основе, кстати, в последнее время становятся все более популярными: они быстро сохнут и, что важно для многих, не имеют никакого запаха. Также применяются различные химические добавки - отвердители, ускорители, сиккативы и прочие вещества, благодаря которым лак быстрее застывает, становится более прочным и стойким, ровнее ложится.

Сиккативы - это соединения металлов (свинец, марганец и т. п.) с органическими кислотами. Сиккативы влияют на скорость высыхания лака. Однако введение большого количества подобного вещества может привести к преждевременному старению покрытий.

Лакокрасочные товары

Целью любых лакокрасочных работ является защита поверхности тонкой пленкой из вещества на основе органического или неорганического полимера. Лак от прочих подобных покрытий (красок, грунтовок и т. д.) отличается тем, что пленка в данном случае прозрачная, не скрывающая поверхности. Это - официальное определение лака.

Естественным пленкообразователем (тем, что остается на поверхности после испарения растворителя) может выступать то же растительное масло, подвергнутое специальной обработке, смолы натурального происхождения (янтарь, канифоль и т. п.), специально обработанная целлюлоза и пр. Синтетических пленкообразователей, используемых в производстве лаков, гораздо больше. Это алкидные, эпоксидные и другие смолы, карбомидо- и меламиноформальдегидные вещества и т. д. В лаки часто вводят красящие вещества - для придания поверхности какого-либо оттенка.

Другим важным элементом лакокрасочного покрытия является растворитель или разбавитель. Для лаков используются органические растворители или вода. Лаки на водной основе, кстати, в последнее время становятся все более популярными: они быстро сохнут и, что важно для многих, не имеют никакого запаха. Также применяются различные химические добавки - отвердители, ускорители, сиккативы и прочие вещества, благодаря которым лак быстрее застывает, становится более прочным и стойким, ровнее ложится.

Сиккативы - это соединения металлов (свинец, марганец и т. п.) с органическими кислотами. Сиккативы влияют на скорость высыхания лака. Однако введение большого количества подобного вещества может привести к преждевременному старению покрытий.

Обширную группу составляют лакокрасочные товары, предназначенные для получения защитных и декоративных лакокрасочных покрытий. Они защищают изделия из металлов от коррозии, из древесины -- от гниения, придают многим товарам красивый внешний вид, предохраняют их от загрязнения и облегчают уход за ними.

Ежегодно в мире от коррозии теряются десятки миллионов тонн стали и чугуна, в том числе в нашей стране около 15 млн. т, а среди всех покрытий, используемых для защиты металлических изделий от коррозии, лакокрасочные покрытия составляют свыше 80%.

Велика роль лакокрасочных товаров в повышении эстетических свойств многих непродовольственных товаров, в улучшении санитарно-гигиенического состояния жилищ и их декоративного оформления.

Основными лакокрасочными товарами являются олифы, лаки и красочные составы (краски). Главной составной частью, образующей основу их покрытия, являются пленкообразующие вещества, применяемые в виде переработанных растительных масел (олиф), растворов синтетических смол и клеев. Важнейшие свойства лакокрасочного покрытия, его прочность и устойчивость к воздействию различных внешних факторов, а следовательно, и продолжительность защиты изделия от коррозии и других видов разрушения обусловлены свойствами исходных материалов, и в первую очередь природой пленкообразующего вещества и его качеством.

I. Исходные материалы и их влияние на качество олиф, лаков и красок

Исходными материалами для приготовления олиф, лаков и красок служат растительные масла, синтетические и естественные смолы, сиккативы, растворители и разбавители (разжижители), пластификаторы и пигменты. Некоторые из этих материалов (сиккативы, растворители и разбавители, частично и пигменты) наряду с олифами, лаками и красками также поступают в продажу и служат в основном для корректировки состава и свойств уже готовых лакокрасочных товаров.

Растительные масла. Исходным жировым сырьем для олиф, масляных лаков и красок служат преимущественно растительные масла, получаемые прессованием и экстрагированием семян масличных растений.

По способности высыхать в покрытиях их делят на высыхающие (льняное, конопляное, тунговое), полувысыхающие (подсолнечное, хлопковое, оливковое и др.) и невысыхающие (касторовое) масла. Среди них полувысыхающие составляют наиболее обширную группу. Сюда относят масла с резко различной скоростью высыхания: от высокой (у макового масла), близкой к скорости высыхания льняного масла, до низкой (хлопковое и оливковое масла).

Синтетические смолы. В производстве лаков применяют алкидные ненасыщенные полиэфирные, фенолоформальдегидные, меламиноформальде-гидные, полиуретановые и другие смолы. В технике все большее распространение получают также лаки на основе кремнийорганических и эпоксидных смол. .Свойства этих смол см. в разделе “Пластические массы”.

Естественные смолы. Среди смол растительного происхождения наибольшее значение имеют шеллак и канифоль. Такие естественные смолы, как даммара и сандарак, применяют для специальных лаков (лакирование музыкальных инструментов и т. п.).

Шеллак - одна из лучших природных смол, особенно для мебельных лаков. Получают шеллак из гуммилака, выделяемого насекомыми (лаковыми червецами) на ветвях некоторых тропических растений (лаковое дерево в Индии). После специальной Очистки он имеет вид тонких пластинок или чешуек желтовато-коричневого цвета. Растворим в спирте, размягчается при температуре 65--75°С, полностью расплавляется при температуре около 120°С. Пленки лака имеют сильный блеск и достаточную твердость, но недостаточно влагостойки.

Канифоль является наиболее доступной смолой растительного происхождения, применяемой в производстве лаков. Ее добывают из живицы хвойных деревьев (сосны, ели, пихты) путем отгонки из нее скипидара. Остаток после отгонки представляет собой хрупкую стекловидную смолу от желтого до коричневого цвета -- канифоль. Она термопластична и размягчается при температуре 65--75°С.

Канифоль представляет собой смесь смоляных кислот (главным образом абиетиновой), нерастворима в воде, но, растворяется в спирте, ацетоне, бензине, скипидаре, бензоле, маслах, а также в водных растворах щелочей (с образованием канифольных мыл), применяют ее в мыловарении и бумажном производстве.

Смоляные кислоты канифоли с некоторыми пигментами образуют нерастворимые мыла. Это приводит к преждевременному загустеванию красок (при хранении), поэтому ее без облагораживания в лаках для эмалевых красок не применяют. Пленки канифоли, кроме того, отличаются хрупкостью и легко размягчаются. Поэтому в производстве лаков применяют облагороженную канифоль, в которой кислотные свойства понижены путем образования эфиров канифоли (преимущественно глицериновых) и ее солей (резинатов кальция, цинка). Эфиры канифоли водоустойчивы и в масляных и масляно-эмалевых красках, используются не только для внутренних, но и для наружных покрытий.

Соли канифоли (резинаты) недостаточно водостойки и применяются для внутренних покрытий. Резинаты РЬ, Со, Mn, Zn используют так же, как сиккативы.

Сиккативы. В состав маслосодержащих (масляных и алкидных) лакокрасочных товаров обязательно вводят сиккативы, ускоряющие высыхание. Они представляют собой Со, Мп, РЬ -- соли карбоновых кислот (льняного масла, канифоли и др.), растворимы в маслах и продуктах их переработки и обладают способностью резко ускорять процесс высыхания покрытий. При добавлении сиккативов к маслу скорость высыхания его пленок увеличивается в десятки раз. Так, например, одно из лучших и наиболее распространенных у нас масел -- льняное дает пленку, которая высыхает без сиккативов лишь за 6--8 суток, тогда как после их добавления высыхание заканчивается за несколько часов (6--10 ч). .Наибольшее ускорение достигается с помощью смешанных сиккативов (свинцово-кобальтовых, марганцево-кобальтовых, свинцово-марганцевых).

Быстрое высыхание лакокрасочных покрытий имеет большое экономическое значение, так как резко сокращается продолжительность малярных работ и уменьшается возможность смывания невысохшего покрытия атмосферными осадками. Однако избыточное введение сиккатива ускоряет образование плотных осадков пигмента при хранении красок. Возможно также ухудшение цвета или образование “сорных” покрытий. Существует определенный оптимум введения сиккативов. Они не изменяют сущности высыхания масла и выполняют лишь роль катализаторов. Образующиеся в них перекиси металлов и передают маслу атомарный кислород, активируют реакции окисления и полимеризации молекул масла, ускоряя тем самым процесс высыхания масляной пленки.

Сиккативы вырабатывают сплавливанием (например, канифоли с окислами РЬ, Мп, Со) или осаждением из растворов (взаимодействием мыла с солями РЬ, Мп, Со). В соответствии с этим получают плавленые (темные) и осажденные (более светлые) сиккативы, легко растворимые (при температуре около 120°С) в масле. Обычно применяют бензиновые или скипидарные растворы этих сиккативов (экстракты) светлой или темной окраски.

Растворители и разбавители. Для получения лаков или красок с определенной вязкостью применяют растворители и разбавители. Деление органических жидкостей на растворители и разбавители применимо лишь по отношению к определенному пленкообразующему веществу.

Растворители -- это легколетучие органические жидкости, способные растворять пленкообразующие вещества (смолы, эфиры целлюлозы, масла и олифы) и другие составные части лаков и красок (кроме пигментов).

Разбавители -- это, как правило, более дешевые летучие органические жидкости, неспособные самостоятельно растворять данное пленкообразующее вещество, но хорошо смешивающиеся с уже полученным концентрированным лакокрасочным раствором. Они могут снизить вязкость лака до требуемой степени.

Растворитель должен обладать высокой растворяющей способностью, определенной скоростью испарения и малой огнеопасностью, а пары его не быть токсичными. Скорость испарения должна быть не слишком малой, чтобы не задерживать высыхания пленок лака, но и не чрезмерно большой, иначе пленка загустеет до разравнивания ее кистью и будет иметь следы от нее.

При быстром испарении в пленке остаются следы от лопнувших пузырьков (механические повреждения), а кроме того, в результате чрезмерно быстрого испарения растворителя пленка может сильно охладиться и на ней конденсируется влага из воздуха, что может привести к помутнению лаковых пленок. Это явление особенно характерно для растворителей (и разбавителей), в молекулах которых имеются группы, способные образовывать с молекулами воды водородные связи. Для испарения таких растворителей (спиртов и др.) требуется значительная энергия в виде теплоты испарения (парообразования), и если улетучивание растворителя происходит за счет тепла окружающей среды, то конденсация паров влаги на поверхности лакокрасочной пленки вполне возможна.

При выборе разбавителя учитывают, чтобы он обладал большей упругостью пара и скоростью испарения, чем растворитель. В противном случае вследствие более быстрого испарения растворителя в нанесенном покрытии может произойти коагуляция пленкообразующего вещества. Это приводит к получению пористых пленок с малым защитным действием.

Растворителями различных смол, олиф, жиров и масел являются нефтяные и коксохимические углеводороды, спирты, эфиры простые и сложные, гоны, хлорпроизводные углеводородов и др. Все они, за исключением хлорпроизводных углеводородов, огнеопасны, а многие из них токсичны, особенно ароматические растворители и хлорпроизводные углеводороды. Это их существенный недостаток.

Выпускают специальные растворители, представляющие собой смесь нескольких растворителей.

Пластификаторы. Пластификаторами многих полярных пленкообразователей являются эфиры кислот (фталевой, фосфорной, адипиновой и др.). Эти практически нелетучие органические маслообразные жидкости с относительно высокой температурой кипения хорошо растворяют пленкообразующие вещества и смешиваются с растворителями и разбавителями. Пластификаторы особенно необходимы для таких пленкообразователей (нит-роцеллюлозные и др.), пленки которых (без пластификаторов) плохо прилипают к покрываемой поверхности, легко морщатся и растрескиваются.

Действие пластификаторов сводится к взаимодействию с полимером и к раздвижению его макромолекул и агрегатов макромолекул, к ослаблению межмолекулярных сил между ними.. Это сопровождается повышением эластичности и адгезионной способности, а иногда также морозостойкости покрытия.

Пигменты. Это высокодисперсные минеральные и органические вещества, обладающие определенным цветом и нерастворимые в воде, органических растворителях и пленкообразующих веществах. Будучи окрашены и имея более высокий коэффициент преломления, чем пленкообразующие вещества (масла, смолы, клеи), пигменты обеспечивают укрывистость (непрозрачность) и окраску покрытия. Этим они принципиально отличаются от органических красителей.

Органические красители растворяются в воде, маслах и органических растворителях. С их помощью можно получать окрашенные, но прозрачные пленки, поэтому в производстве лакокрасочных товаров они играют незначительную роль.

Наибольшее значение для получения красок имеют минеральные и органические пигменты. Существенное значение имеют также наполнители, применяемые совместно с некоторыми интенсивными и дорогими пигментами.

II. Основные виды лакокрасочных товаров

Олифы -- это главным образом переработанные растительные масла. Их применяют для получения лакокрасочных покрытий как самостоятельно (при грунтовании поверхности перед окраской), так и в смеси с красочными пигментами (при приготовлении масляных красок) и различными смолами (при изготовлении масляно-смоляных лаков и эмалей). К олифам относят также растворы алкидных смол (алкидные олифы) и некоторых других органических соединений (искусственные или синтетические олифы).

Натуральные олифы состоят только из переработанных растительных масел и веществ, ускоряющих их высыхание, -- сиккативов. В состав полунатуральных и искусственных олиф входят, кроме того, органические растворители, которые регулируют вязкость олиф. В качестве растворителей применяют преимущественно бензин-растворитель (уайт-спирит), скипидар и сольвентнафту.

Переработка растительных масел в олифы заключается в их термообработке и введении сиккативов. Растительные масла (даже высыхающие) непригодны для приготовления масляных лаков и красок. Высыхание их продолжается слишком долго (например, льняное масло--6--8 дней), а образующиеся пленки имеют недостаточную влагостойкость и пониженные механические свойства. Это объясняется содержанием в них низкомолекулярных соединений, окисление которых продолжается к тому же и в высохшей пленке. В результате продолжающегося окисления, например, пленка льняного масла через 30--40 дней постепенно желтеет и растрескивается. При нагревании растительных масел (совместно с сиккативами) идет процесс полимеризации молекул масла, образуются высокомолекулярные соединения, которые обеспечивают высохшей масляной пленке высокую влагостойкость и повышенные механические свойства. Получаемые таким путем натуральные олифы дают пленки, которые после высыхания окисляются в значительно меньшей степени, чем пленки из сырых масел, а поэтому сохраняют эластичность и не становятся хрупкими более длительное время. В то же время эти пленки имеют повышенный блеск.

Полунатуральные олифы изготовляют на основе растительных масел, в которых натуральные растительные масла подвергнуты еще более существенным химическим изменениям в результате сильной (жесткой) термической обработки или добавления химических реагентов, вызывающих переэтерификацию молекул масла.

Искусственные олифы -- это третья группа олиф, которые получают из искусственных пленкообразующих веществ. Их часто называют синтетическими, что не совсем верно, так как большую часть исходных материалов для них получают не путем синтеза из элементов, а при переработке отходов химических производств. Эти олифы имеют, однако, вспомогательную роль, значение их невелико.

Натуральные олифы (льняные и конопляные). Не содержат растворителей. Их вырабатывают почти исключительно - из высыхающих растительных масел, главным образом льняного и конопляного. Лишь иногда к ним добавляют полувысыхающие масла (подсолнечное) и подвергают их совместной варке. Льняные олифы имеют светло-желтый цвет и пригодны для приготовления белых и светлых цветных масляных красок... Цвет конопляных олиф значительно темнее.

Окисленные (оксидированные) олифы -- льняную и конопляную -- получают прогреванием масла при температуре 150--160°С с перемешиванием и продуванием через него воздуха и с добавлением сиккатива. При получении полимеризованной льняной олифы температуру доводят до 260--280°С (без доступа воздуха). Полученные олифы имеют более высокую вязкость, чем сырое масло, что обусловлено испарением влаги и процессами окисления и полимеризации молекул масла. Пленки льняной полимеризованной олифы имеют хороший блеск и повышенную прочность, но цвет их более темный, чем у льняной окисленной олифы, что обусловлено применением более высоких температур.

Полунатуральные олифы. Представляют собой продукты глубокой термической и химической переработки растительных масел и других жидких жиров. Они содержат сиккативы и определенное количество растворителей (до 45--50%). Их подразделяют на уплотненные олифы (Оксоль и др.), алкидные (переэтерифицированные -- глифталевая и пентафталевая) и комбинированные.

Уплотненные олифы в отличие от натуральных получают путем более длительной термической обработки масел и при более высоких температурах (полимеризованные -- до 300°С).

Сильные химические изменения при варке масла сопровождаются повышением кислотного и понижением йодного числа, что обусловливает недостатки уплотненных олиф. Однако они имеют более высокую полярность, чем натуральные олифы, поэтому лучше смачивают частицы пигментов в красках.

Для снижения высокой вязкости уплотненные олифы разбавляют уайт-спиритом (до 45% массы олифы). Содержание в них уплотненных масел составляет, как правило, не менее 90% массы нелетучей части олифы. Ассортимент уплотненных олиф -- льняная полимеризованная, льняная оксидированная (олифа Оксоль) и др.

Алкидные (переэтерифицированные) олифы являются продуктами термохимической переработки (переэтерификации) полувысыхающих и невысыхающих растительных масел (хлопкового и др.). Переэтерификация их основана на частичном вытеснении спиртового или кислотного остатка в глицеридах жирных кислот более высокоатомным спиртом -- пентаэритритом или двухосновной фталевой кислотой (фталевым ангидридом) или их смесью. Замена остатка трехатомного спирта глицерина в молекулах масла на остаток четырехатомного спирта -- пентаэритрита и остатков одноосновных жирных кислот на двухосновные увеличивает число реакционноспособных групп масла и его способность к реакциям поликонденсации и полимеризации, т. е. способствует ускорению высыхания.

III. Лаки

Лаками называются растворы смол в органических растворителях. В масляных лаках пленкообразователем, кроме смолы, является также переработанное растительное масло. После высыхания лаки образуют на поверхности покрываемых ими изделий твердые прозрачные (за исключением асфальтобитумных лаков) и блестящие пленки, выполняющие защитные и декоративные функции. Их применяют для лакирования окрашенных и неокрашенных поверхностей изделий. На основе лаков с различными наполнителями и пигментами приготовляют грунтовки и шпаклевки. Большое количество лаков расходуется на приготовление эмалевых красок.

Основными компонентами лаков являются пленкообразующие вещества и растворители. Кроме того, в состав лаков могут входить также разбавители, пластификаторы, катализаторы и инициаторы. В некоторых случаях для окрашенных лаков применяют органические красители.

По назначению лаки подразделяют на следующие группы: для наружных работ (атмосферостойкие), для внутренней отделки, для художественных работ, стойкие к агрессивным средам, термостойкие, электроизоляционное и лаки специального назначения (например, лаки для отделки кожи, для покрытия жести консервных банок и др.).

По природе пленкообразующего вещества лаки подразделяют на следующие группы:

1. масляные (масляно-смоляные), изготовленные на основе растительных масел, естественных и синтетических смол;

2. смоляные, изготовляемые на основе естественных и синтетических смол;

3. эфироцеллюлозные, изготовляемые на основе эфиров целлюлозы;

4. асфальтобитумные, приготовляемые на основе естественных и искусственных асфальтов и битумов.

Масляные лаки.

Представляют собой растворы смол и растительных масел с сиккативами в органических растворителях (уайт-спирите, скипидаре и др.). В их производстве преобладает применение синтетических смол (алкидных, маслорастворимых фенолоформальдегидных и др.). Из естественных смол наибольшее значение сохранили продукты переработки канифоли (резинаты кальция и цинка, эфиры канифоли). В процессе сплавления смолы с маслом происходит химическое модифицирование их (переэтерификация и др.).

Многие смолы, особенно алкидные, как и растительные масла, по химической природе представляют собой сложные эфиры. Вступая во взаимодействие с маслом, они могут обмениваться своими спиртовыми или кислотными остатками, образуя модифицированные смолы, которые и являются пленкообразующей основой масляных лаков.

Назначение масляных лаков определяется их составом и свойствами лаковых пленок, которые в зависимости от состава имеют большую или меньшую твердость и эластичность. Степень твёрдости пленок обусловлена природой смолы и ее количеством, а эластичность связана с наличием в них масла. Чем больше содержится в лаке масла (жира), тем более жирным считается этот лак, тем более эластична и атмосфероустойчива его пленка. Вязкость лаков регулируют добавлением растворителей и разбавителей, скорость высыхания -- : сиккативами, твердость и блеск -- подбором соответствующих смол.

В зависимости от выбранного соотношения масла и смолы (на основе канифоли) масляные лаки разделяют на жирные, средние и тощие.

Жирные масляные лаки содержат большое количество масла (75% пленкообразующей основы), в результате чего образуют более эластичные и атмосферостойкие пленки. Благодаря этому их применяют для наружных работ и для окраски изделий, подверженных изгибанию и другим деформациям. Однако пленки жирных лаков имеют недостаточную твердость, плохо шлифуются и полируются, а поэтому их стараются применять в основном для тех поверхностей, которые не подвержены трению, удару и т. п.

Тощие масляные лаки содержат меньше масла (30%). Они высыхают быстрее, образуя более блестящие и твердые, но менее эластичные пленки. Такие пленки хорошо шлифуются, но менее атмосферостойки. Эти свойства обусловили применение тощих масляных лаков для различных внутренних работ (лакирование мебели и др.).

Средние масляные лаки (55% масла) по своим свойствам занимают промежуточное место между жирными и тощими лаками. Как правило, пленки их достаточно влагостойки, тверды и сравнительно хорошо шлифуются. Эти лаки применяют преимущественно для внутренних (покрытие полов) и в меньшей степени для наружных работ.

Ассортимент масляных лаков составляют лаки общего потребления и специального назначения. В продажу поступают масляные лаки общего потребления, представляющие собой вязкие прозрачные растворы алкидных или канифольных смол, модифицированных растительными маслами. Цвет их от светло-желтого до коричневого. Применяют для наружных и внутренних покрытий по окрашенным масляными красками древесине и металлам, а также для разведения густотертых масляных красок.

Смоляные лаки. Это растворы синтетических или естественных (природных) смол в органических растворителях. В отдельные лаки для повышения эластичности их пленок добавляют пластификаторы.

Высыхание лаковой пленки смоляных лаков заканчивается за время от нескольких минут до 2--4 ч, т. е. значительно быстрее, чем у масляно-смоляных лаков. Полное высыхание их лаковых пленок достигается уже при испарении летучих растворителей и разбавителей. Такие лаки иногда называют летучими. К ним относятся, в частности, спиртовые лаки.

В зависимости от вида используемых смол смоляные лаки подразделяют на следующие группы: лаки на основе спирторастворимых смол (спиртовые лаки), алкидные, ненасыщенные полиэфирные, полиакриловые, полиуретановые, эпоксидные и др.

Спиртовые лаки и политуры раньше были единственными смоляными лаками, применяемыми для отделки мебели, кожи, музыкальных инструментов, изделий из стекла, металлов и т. д. В настоящее время для их приготовления чаще всего применяют шеллак -- из природных смол, фенолоформальдегидные смолы -- из синтетических.

Алкидные лаки. Ассортимент лаков на основе алкидных смол широк. Важнейшими из них являются глифталевые (ГФ) и пентафталевые (ПФ) лаки, получаемые из соответствующих смол (с сиккативами) путем растворения их в уайт-спирите, сольвентнафте и др. Они несколько сходны с масляно-смоляными лаками. Существенное различие заключается в том, что масляно-смоляные лаки состоят преимущественно из смеси масла со смолой, тогда как в глифталевых и пентафталевых лаках молекулы растительного масла химически связаны с фталевым ангидридом и пентаэритритом.

В зависимости от количества жирных кислот растительных масел, применяемых для модификации смол, и степени их ненасыщенности различают жирные, средней жирности и тощие алкидные смолы. Более жирные алкидные смолы используют для наружных, а тощие -- преимущественно для внутренних лаковых покрытий.

Пленки лаков на основе жирных алкидных смол атмосферостойки, эластичны и достаточно тверды, поэтому глифталевые и пентафталевые лаки успешно заменяют лаки на основе натуральных масел. В основном они идут на приготовление эмалевых красок. Пленки алкидных лаков и эмалей, однако, недостаточно устойчивы к действию нефтепродуктов. Для повышения устойчивости их к действию бензина и минеральных масел (например, для автомобильных эмалей) алкидные смолы сочетают с алкилфенольными, а также мочевино и меламиноформальдегидными смолами.

Полиэфирные лаки приготовляют на основе ненасыщенных полиэфирных смол (полиэфирмалеинатных, полиэфиракрилатных, полиэфирумаратных), получаемых при взаимодействии ненасыщенных двухосновных кислот (малеиновой, метакриловой, фумаровой) с двухатомным спиртом гликолем.

Наиболее известны полималеинатные ненасыщенные лаки (многокомпонентные), используемые для высококачественной отделки мебели, радиоприемников, телевизоров и др. Они состоят из трех компонентов: полуфаб-рикатного лака -- раствора ненасыщенной смолы в жидком реакционноспособном мономере (стироле или метилметакрилате) или олигомере, инициатора (гидроперекись кумола) и ускорителя (нафтенат кобальта). Последние добавляются в лак перед его употреблением. Такие полиэфирные лаки не содержат летучих растворителей или содержат их (ацетон, бутилацетат) в очень небольшом количестве, а поэтому могут образовывать уже при однократном нанесении относительно толстые пленки (200--300 мкм).

Лаковые пленки ненасыщенных полиэфиров отличаются высокой твердостью и при нагревании не размягчаются. Они отличаются также от размягчающейся пленки нитролаков более высоким (зеркальным) блеском, морозостойкостью, водостойкостью и химической стойкостью, в частности стойкостью к действию бензина, спирта и пищевых жиров. Эти достоинства благоприятствуют применению полиэфирных лаков для покрытия кухонных столов, лицевой поверхности шкафов и др.

Лаки на основе полиакрилатов образуют прозрачные атмосферостойкие эластичные покрытия с хорошей адгезией; их применяют для электроизоляции, для отделки кожи, в живописи и др. Покрытия, однако, недостаточно теплостойки. В качестве растворителей применяют ароматические углеводороды, ацетон, дихлорэтан. Для разбавления используют лаковый бензин. В сочетании с нитроцеллюлозой акриловые смолы применяют при изготовлении эмалевых красок для легковых автомобилей.

Полиуретановые лаки дают пленки, которые могут отверждаться без горячей сушки (однокомпонентные лаки) или только при горячей сушке (лаки, состоящие из двух компонентов, смешиваемых перед нанесением). Эти лаки перспективны; их используют для отделки мебели, паркета, кожи и др. В зависимости от состава они дают твердые и эластичные покрытия с хорошей адгезией и высокой стойкостью к действию тепла, влаги и химических реагентов. Полиуретановые покрытия с трехмерной структурой отличаются, кроме того, высокой стойкостью к истиранию. Полиуретановыми лаками отделывают изделия из древесины, металлов, кожи, резины и др.

Эпоксидные лаки применяют обычно в виде двухкомпонентных составов (раствора смолы и отвердителя). С помощью отвердителей (полиаминов и др.) пленки лаков приобретают трехмерную структуру. Часто отвердителями служат полиамидные и другие смолы, взаимодействующие с эпоксидными соединениями. Известны, например, эпоксидно-полиамидные лаки. Пленки эпок-сидных лаков имеют большую твердость, влагостойкость и высокую химическую стойкость. Эти свойства позволяют применять эпоксидные лаки для покрытия химической аппаратуры и изделий, работающих в условиях повышенной влажности и температуры.

Нитроцеллюлозные лаки (НЦ). Представляют собой растворы нитроцеллюлозы (коллоксилина) с другими пленкообразователями и пластификаторами в летучих органических растворителях. Пленки их прозрачны и бесцветны, но при добавлении в лак органических красителей получают и окрашенные прозрачные лаки (цапонлаки) различного цвета.

Нитролаки нашли широкое применение для лакирования мебели, карандашей, кожи, клеенки и других изделий, в автомобиле и самолетостроении, а также в других отраслях промышленности. Их распространение обусловлено быстрым высыханием пленок, что связано с применением летучих органических растворителей (ацетона, этил ацетата, бути л ацетата и амилацетата). Для разбавления лаков применяют спирты и ароматические углеводороды. Для различных видов нитролаков время высыхания их пленок составляет от 15--20 мин до 1 ч, что позволяет быстро, когда это необходимо, наносить второй слой лака. Для лакирования мебели применяют главным образом нитроглифталевые лаки, пленки которых при комнатной температуре высыхают через 20--40 мин, хорошо шлифуются и после полирования имеют блестящий вид.

Достоинствами нитролаков, помимо их быстрого высыхания, являются: достаточно высокая влагостойкость и бензостойкость, твердость и механическая прочность пленок, легкость исправления дефектов; пленки прозрачны, бесцветны и могут окрашиваться в любой цвет. Недостатками нитроцеллюлозных пленок являются малая светостойкость, сильная горючесть и слабая адгезионная способность, растрескивание на сгибах. Эти недостатки, однако, устраняются добавками различных смол и пластификаторов.

Асфальтобитумные лаки. Это вязкие растворы (черного цвета) нефтяных битумов, а также каменноугольных пеков в бензине-растворителе, скипидаре, сольвент-нафте и их смесях. Обычно используют твердые битумы с высокой температурой размягчения (110--135°С).

Асфальтобитумные лаки получают из дешевого сырья. Они способны образовывать блестящие черные пленки, отличающиеся высокой влагостойкостью, химической стойкостью и электроизоляционными свойствами. Лаки применяют для предохранения черных металлов от коррозии, а дерева -- от гниения.

Недостатками асфальтобитумных лаков являются пониженная теплостойкость пленок и слабая стойкость их к действию прямых солнечных лучей, которые вызывают через некоторое время разрушение (растрескивание) лакового покрытия. Эти недостатки устраняются введением в асфальтобитумные лаки полимеризованных масел и производных канифоли. Безмасляные асфальтобитумные лаки применяют для покрытия скобяных изделий, предметов домашнего инвентаря и других изделий из черных металлов для предохранения их от коррозии, в частности в течение времени хранения их на складах.

Асфальтобитумные масляные лаки получают сплавлением битумов и пеков с растительным маслом и продуктами переработки канифоли при температуре до 280°С с последующим добавлением сиккативов и охлаждением, а затем растворением в растворителях. Введение канифоли и ее производных в состав асфальтобитумных лаков улучшает свойства пленок. Улучшается также совместимость асфальтов и битумов с растительными маслами (содержание масел в лаках можно повысить).

IV. Красочные составы (краски)

Классификация красок. В зависимости от типа пленкообразующего вещества краски делят на следующие группы: масляные, эмалевые, водоэмульсионные, казеиновые и другие клеевые краски, а также силикатные и известковые красочные составы. Особую группу составляют художественные краски (на основе масел, клеев и др.). Возрастает значение красок специального назначения .(светящихся, термочувствительных и др.). Наиболее многочисленную и разнообразную группу составляют эмалевые краски, которые распределяются на подгруппы в зависимости от вида лаков, применяемых для их приготовления. Внутри каждой группы или подгруппы краски делят в зависимости от цвета пигмента.

Масляные краски представляют собой суспензии пигментов в олифах из высыхающих и полувысыхающих растительных масел. По цвету пигментов их разделяют на белила и цветные масляные краски, а по консистенции -- на ту густотертые и готовые к употреблению. Они предназначены для наружных и внутренних защитных и декоративных покрытий металлических и деревянных конструкций (крыш, стен и др.), различных изделий. Их пленки (покрытия) не сильно блестящие, но влагостойкие и атмосферостойкие.

Смешением и растиранием пигментов с небольшим количеством преимущественно натуральной олифы получают густотертые краски пастообразной консистенции, которые содержат лишь часть пленкообразующего вещества и непригодны для непосредственного применения. Разводят их до требуемой вязкости перед употреблением, добавляя при перемешивании олифу (уплотненную, комбинированную или искусственную), а также, если необходимо, растворители и некоторое количество сиккатива.

Густотертыми выпускают белила (цинковые, литопоновые) и цветные краски (охру, железный сурик и др.). В менее широком ассортименте выпускают масляные краски, готовые к употреблению (жидкотертые). Их подразделяют по цвету и назначению (для наружных и внутренних работ).

Эмалевые краски представляют собой высокодисперсные суспензии пигментов в лаках. Их называют также лаковыми красками. Получают их замешиванием и растиранием пигментов с растительным маслом (олифой) или лаком, а затем разведением полученной пасты масляным или иным лаком.

Достоинством эмалевых красок является возможность получения блестящей поверхности, напоминающей поверхность стеклоэмали. Благодаря этому можно окрасить изделие один раз и получить красивое покрытие с достаточной стойкостью к различным воздействиям. Масляные покрытия в этом отношении отличаются большей сложностью: обычно сначала изделие покрывают слоем олифы и только после высыхания ее наносят красочное масляное покрытие. Чтобы получить особо блестящую поверхность, высохшую красочную пленку покрывают масляным лаком. После этого масляные покрытия становятся равноценными по внешнему виду эмалевым покрытиям. Следовательно, эмалевая краска как бы соединяет в себе свойства масляной краски и масляного лака.

Для повышения влагостойкости изделия или повышения прилипаемости пленки эмали применяют специальные грунтовки, которые наносят первым слоем . Для выравнивания поверхности, заделывания трещин и выщербин применяют, кроме того, шпатлевки (шпаклевки).

В эмалевых красках обычно на одну часть смолы или олифы (масла), содержащихся в лаке, приходится 0,5-- 1,5 части сухих пигментов и наполнителей, тогда как в грунтовках и шпатлевках -- соответственно 0,5--0,7 и 2--4 части.

Грунтовки наносят непосредственно на поверхность, подготовленную для окраски; они должны хорошо прилипать к ней. Шпатлевки наносят по грунту или непосредственно по материалу. Шпатлевка должна хорошо прилипать и не растрескиваться после высыхания. Пленки некоторых эмалей (нитроэмали), которые не имеют особого блеска, покрывают еще лаками.

Эмалевые краски подразделяют на подгруппу в зависимости от вида лака, взятого для их приготовления. Наиболее распространены масляные эмалевые краски, алкидные, мочевиноалкидные, меламиноалкидные эмали и нитроэмали. Менее распространены эпоксидно-полиамидные и полиуретановые эмали, отверждающиеся при комнатной температуре, а также кремнийорганические эмали. Последние дают влагостойкие покрытия с особо водоотталкивающими свойствами.

Масляные эмалевые краски получают замешиванием и растиранием пигмента с олифой или масляным лаком и разведением алкидными лаками. Обычно берут масляные лаки, приготовленные из уплотненных олиф и глифталевых, пентафталевых и эфироканифольных смол.

Выпускают масляные эмали общего назначения, поступающие в продажу, и специальные (электроизоляционные, кислотостойкие и др.), используемые в технике.

Эмали общего назначения подразделяют в зависимости от вида лака (масляно-канифольного, глифталевого), примененного для их разведения. Затирают эти эмали преимущественно на олифах из растительных масел. В состав лаков, идущих на разведение, в большом количестве входят резинаты кальция и цинка, которые неустойчивы к воздействию воды и нефтепродуктов. Поэтому эмали общего назначения рекомендуют главным образом для окраски предметов внутри помещений, кроме полов и предметов, подвергающихся действию повышенных температур и нефтепродуктов. Продолжительность их высыхания “от пыли” -- не более 10 ч, а полного -- не более 72 ч.

Масляные эмали для наружных работ приготовляют на основе жирных масляных лаков, получая более атмосферостойкие покрытия. Ими покрывают металлические части велосипедов, детских колясок и др.

Алкидные эмалевые краски -- это суспензии пигментов в алкидных лаках с добавлением сиккативов и растворителей. Эмали ГФ готовят на глифталевом лаке, а ПФ -- на пентафталевом. Пленки их высыхают при температуре 20°С за 24 ч и при 100--120°С--за 1,5--2 ч. Обладая высокой стойкостью к действию влаги и к резким изменениям температуры, пленки алкидных эмалей, однако, недостаточно тверды и не очень стойки к действию нефтепродуктов.

Качество покрытий на основе алкидных смол улучшают с помощью мочевино- и меламиноформальдегидных смол. При совмещении алкидных смол с этими смолами происходит химическое взаимодействие между ними, в результате чего лаковые и эмалевые пленки быстрее отверждаются (сокращается время сушки) и твердость их возрастает. Увеличивается также стойкость пленок к действию нефтепродуктов.

Мочевиноалкидные (МЧ) и меламиноалкидные (МЛ) эмали (черные, белые, под слоновую кость и др.) нашли широкое применение для окраски автомобилей, холодильников, стиральных машин, велосипедов, швейных машин, металлической мебели и других изделий и приборов, позволяющих применять горячую сушку. Продолжительность сушки при температуре 100--120°С составляет 1 ч. При комнатной температуре после добавления кислотного отвердителя сушку завершают за 2--3 ч.

Нитроэмали, или нитроцеллюлозные эмалевые краски, представляют собой суспензии пигментов в нитролаках с добавлением пластификаторов, эпоксидных и жирных алкидных смол. Введение их способствует повышению эластичности и адгезионной способности нитропленок.

Для нитроэмалей применяют особо тонкодисперсные и высокоукрывистые пигменты, так как содержание нитроцеллюлозы (коллоксилина) в нитролаке невелико и не вполне достаточно для связывания больших количеств малоукрывистых пигментов. Обычно пигменты перетираются с пластификаторами на краскотерочных машинах, а затем полученная паста смешивается с нитролаком в смесителе. Нитроэмали готовят также с помощью шаровых мельниц.

Отличаясь быстротой сушки в обычных условиях (30--60 мин), нитроэмали дают твердые прочные пленки, способные полироваться до зеркального блеска, достаточно стойкие к воздействию влаги, слабых кислот и щелочей, нефтепродуктов. Эти достоинства обусловили широкое распространение нитроэмалей не только для внутренних, но и для наружных малярных работ, для окраски кожи, автомобилей, приборов, мебели, различных предметов домашнего обихода, а также для многих технических целей.

Недостатками нитроэмалей являются горючесть их пленок, пониженная термостабильность (до 80°С), а также склонность к старению (растрескиванию) под действием солнечных лучей. Горючесть коллоксилина в пленках нитроэмали существенно снижена пластификаторами и минеральными пигментами. Совмещение коллоксилина с алкидными и эпоксидными смолами существенно повышает не только адгезионную способность, но и водостойкость и атмосферостойкость нитроэмалевых покрытий.

Выпускают несколько марок нитроэмалей различного состава и назначения: для покрытий по дереву, металлам, коже. Они удобны, в частности, при ремонте кожаных изделий, автомобилей и др. В эмалях для отделки кожи содержится повышенное количество пластифицирующих добавок.

Водоэмульсионные краски представляют собой суспензии пигментов (вместе с наполнителями) в водных эмульсиях пленкообразующих веществ. Наибольшее распространение получили эмульсионные краски на основе водных дисперсий поливинилацетата и акриловых смол (краски ВА и АК), а также стирол-бутадиенового латекса.

Водоэмульсионные краски различного назначения, кроме пленкообразующего вещества, пигментов и наполнителей, содержат пластификаторы и функциональные добавки: эмульгаторы (соли синтетических жирных кислот и др.), диспергаторы пигментов и наполнителей (гексаметафосфат натрия и другие полифосфаты), загустители, тиксотропные добавки (карбоксиметилцеллюлозу, бентонит, двуокись кремния и др.), консерванты (для устойчивости к плесени и бактериальному разложению) и ингибиторы, предотвращающие коррозию металлических поверхностей.

Водоэмульсионные краски обладают многими достоинствами. Они имеют слабый запах, неогнеопасны и быстро высыхают. Пленки их обладают достаточно высокой атмосферостойкостью, хорошей адгезией к древесине, бетону, кирпичу и даже к старым покрытиям (без специальной подготовки поверхности). Благодаря устойчивости к действию щелочи эти краски можно наносить по свежей (не полностью высохшей) штукатурке и цементу. Их разбавляют водой, легко наносят валиком, кистью и краскораспылителем, причем даже на влажные поверхности и при повышенной влажности воздуха. Они быстро сохнут (от 30 мин до 2--3 ч).

Поэтому Водоэмульсионные краски широко применяют не только для внутренних, но и для наружных покрытий. Использование эмульсий для приготовления красок приводит к существенному удешевлению их, к экономии многих дефицитных органических растворителей, к резкому улучшению условий работы с этими красками, так как многие растворители токсичны и сильно огнеопасны. Применение эмульсий для красок, кроме того, экономит растительные масла.

Особенностью пленкообразования эмульсионных красок является самослипание частиц пленкообразователя после испарения воды. Хотя получаемые при этом высохшие пленки пористые и менее блестящие, чем пленки масляных и эмалевых красок, тем не менее совокупность их положительных свойств обеспечивает пригодность водоэмульсионных красок для широкого и самого разнообразного применения.

Недостатками водоэмульсионных красок являются их относительно низкая стабильность при хранении, в особенности при пониженных температурах, возможное образование плотных осадков при длительном хранении и изменение цветового оттенка, а также запах, обусловленный наличием остатков мономера. Металлические поверхности перед покрытием нуждаются в специальной подготовке (обезжиривании и др.).

Поливинилацетатные водоэмульсионные краски получают путем затирания пигментов на поливинилацетатной эмульсии, получаемой при эмульсионной полимеризации винил ацетата в водной среде. Для повышения эластичности пленок в состав эмульсии вводят некоторое количество- пластификаторов (дибутилфталата и др.).

Достоинства поливинилацетатных эмульсий и красок на их основе состоят в том, что их разбавляют водой и с ними можно работать в закрытых помещениях, сохраняя нормальные условия труда. Их пленки имеют достаточно высокую механическую прочность, стойки к действию влаги, бензина, жиров и минеральных масел, светостойки. Достоинствами поливинилацетатных красок являются: быстрое высыхание и значительная долговечность их пленок (по сравнению с масляными красками они примерно в 10 раз высыхают быстрее, а служат в 2--3 раза дольше. Время их высыхания -- не более 1--2 ч).

Особенностью поливинилацетатных покрытий жилых помещений является их способность впитывать некоторые количества влаги при высокой влажности воздуха и отдавать ее в сухой атмосфере без нарушения целостности покрытия и его свойств. Это объясняется определенной влагопроницаемостью и гигроскопичностью пленок. Необходимая прочность схватывания с покрываемой поверхностью достигается даже при покрытии красками непосредственно сырой штукатурки. С предварительной загрунтовкой краски можно применять для покрытия и металлических поверхностей. Поливинилацетатные краски применяются также для окраски карандашей, в живописи и др.

Недостатком поливинилацетатных красок является относительно низкая теплостойкость их пленок. При температуре выше 40°С поливинилацетат начинает размягчаться и механическая прочность его пленок резко понижается. Поэтому Поливинилацетатные краски следует применять для покрытий, не подвергающихся механическим воздействиям (при температуре выше 40°С). Применение красок в ряде случаев ограничивается недостаточной влагостойкостью пленок. Поливинилацетатные краски следует транспортировать и хранить в герметичной таре при температуре не ниже 0 и не выше 40°С.

Клеевые красочные составы (краски) представляют собой суспензии пигментов и наполнителей в водных клеевых растворах. В качестве пленкообразующего этих составов применяют костный, мездровый, крахмальный и мучной клеи, а также карбоксиметилцеллюлозу и др. Обычно для клеевых красочных составов применяют сухие клеевые краски, представляющие собой смесь пигментов с наполнителями (мелом). Водную пасту пигментов и мела смешивают с клеевым раствором и разбавляют водой до требуемой консистенции.