Акриловые полимеры

Применение акриловых красок с низким содержанием растворителя (системы со средним и высоким содержанием сухого остатка) вызывает определенные трудности. Из мокрой пленки испаряется лишь очень небольшое количество растворителя, вязкость в процессе сушки увеличивается незначительно, поэтому краски остаются жидкими и низковязкими в течение длительного времени. Если покрытие нанести очень толстым слоем, то могут возникнуть дефекты пленки (потеки, наплывы) и вызвать затруднение испарения растворителя. Поэтому контролировать толщину слоя становится сложно. Во время горячей сушки вязкость сначала падает, а затем увеличивается в связи с началом реакции структурообразования и связанным с этим процессом увеличения молекулярной массы. Поэтому реологические свойства красок с высоким сухим остатком возможно контролировать с помощью специальных добавок при нанесении и формировании покрытий. Эти добавки являются тиксотропными веществами и обеспечивают равномерное распределение покрытия во время нанесения без дефектов при получении толстослойных покрытий. Образования морщин можно избежать, если краску наносить при повышенной температуре (примерно 50 – 60 °С ).  Низкая молекулярная масса красок с высоким содержанием сухого остатка также неблагоприятно отражается на процессе горячей сушки. Поэтому режимы формирования покрытий при горячей сушке (температура и время) тем меньше, чем ниже молекулярная масса пленкообразующего вещества. Краски, получаемые из карбоксилсодержащих акриловых полимером, проявляют характерные реологические свойства во время нанесения и в процессе горячей сушки. Возможно, это происходит из-за обратимого образования межмолекулярных водородных связен.

При нанесении  водорастворимых акриловых красок также возникают некоторые проблемы. Вода имеет энтальпию испарения, равную 2,26 кДж/г и, поэтому требует намного больше энергии для сушки, чем при использовании органических растворигелей, имеющих энтальпию испарения около 500 Дж/г. При температуре сушки свыше 100 °С нередко происходит образование поверхностных раковин и пузырьков. При физическом способе сушки красок высыхание сильно зависит от влажности и нанесения краски; обычно необходимо кондиционирование воздуха. Стабильность акрилатных дисперсий зависит от хрупкого равновесия между такими факторами, как рН, содержание эмульгатора и стабильность осадка. Поэтому в состав дисперсионных красок (эмульсионных красок) должны входить дополнительные компоненты (например, амины как промоторы растворимости, диспергаторы, загустители). Такие краски являются гораздо более сложными, нежели обычные, созданные на основе растворителей. Водные дисперсии обычно содержат несколько процентов высококипящих растворителей, которые действуют как временные пластификаторы и понижают минимальную температуру пленкообразования, способствуя тем самым процессу формирования пленки. Пленки достаточной прочности образуется только после полного испарения растворителя, что может занять несколько дней. Однако пленка иногда может быть гидрофильной из-за наличия карбоксильных групп и остатков эмульгатора. Вместе с тем такие пленки обладают водостойкостью и способностью сохранять глянец в течение длительного периода времени.

1.4 Использование

Самая значительная область применения акрилатпых пленкокообразующих веществ — это применение их в водоэмульсионных красках для внутренних помещений (потолки, стены) и фасадов зданий. Акрилатные дисперсии для вододисперсионных красок обладают хорошей паронропицаемотью и моющей способностью.

Полиакрилатные  лаки и эмали горячей сушки  применяются для окраски электробытовой и бытовой техники, строительных конструкций из алюминиевых сплавов, рулонного металла, консервной тары приборов и др.[4]

Полиакрилаты  используются в автомобильной промышленности с 1957 года. В настоящее время они играют важную роль в изготовлении покрытий для автомобилей. Почти во всех случаях они могут заменять собой алкидные смолы. Такие пленки пленкообразователи применяются при изготовлении полиролей и покрытий для автомобилей благодаря своей высокой прозрачности, устойчивости к атмосферным воздействиям, способности долго сохранять глянец и устойчивость к пожелтению. Автомобильные полирующие средства всегда являются структурообразующимися. В качестве отвердителей обычно используются меламиновые полимеры, для прозрачных покрытий все больше и больше применяются полиизоцианаты. При изготовлении автомобильных шпатлевок и покрытий для металлических частей можно использовать акрилатные дисперсии для уменьшения испарения растворителя. Однако системы, содержащие растворитель, все еще необходимы в производстве покрывных красок.[5]

В производстве покрытий промышленного назначении акрилаты используются для придания покрытиям особых свойств. Самосшивающиеся акрилаты используют для изготовления покрытий для предметов домашнего обихода в силу их хорошей устойчивости к моющим средствам и щелочам, а также из-за их устойчивости к пожелтению при температурных воздействиях. Металлические подложки, покрытые смесью акрилатных и меламиновых смол или полимочевины, высыхают при высокой температуре. Однако с недавних пор стали выпускать дисперсии, которые можно отверждать методом горячей сушки. Деревянные подложки, которые подвергаются высоким нагрузкам (например, кухонные поверхности), все чаще покрывают полиуретановыми красками па основе акриловых смол и изоцианатов.

2. Метод покраски кистью

Нанесение лакокрасочных  материалов кистью является старейшим  методом окраски, применяющимся  в течение многих веков и, несмотря на это, практически не претерпевшим изменений.

В настоящее  время этот метод используется в  основном при окраске помещений  зданий, отдельных изделий трудоемкого  единичного производства, в котором  операция окраски занимает небольшой  процент. Преимущество окраски кистью заключается в простоте, возможности  окраски сложных изделий и  хорошей адгезии лакокрасочного материала к подложке, благодаря  втиранию при растушевывании. Однако метод трудоемок и малопроизводителен. Например, для окраски 1 м2 поверхности изделия требуется 4-6 мин.

При окраске  лакокрасочный материал наносят  концом кисти без сильных нажимов. Материал ложится широкими полосами, которые затем растушевываются  в горизонтальном и вертикальном направлениях. Кисть следует держать  под углом в 45-600 к окрашиваемой поверхности.

Кисти изготавливают  из различных материалов, лучшим из которых является свиная щетина, обладающая от природы естественной конусообразной формой и раздвоением окончаний  волос, что позволяет квалифицированному маляру получать покрытие высокого качества. Для обычных окрасочных работ  используются комбинированные кисти, состоящие из свиной щетины и волоса других животных или растительных волокон. В последние годы выпускаются  нейлоновые кисти, лучшие из которых  по своим свойствам приближаются к кистям из свиной щетины и значительно  превосходят их по износостойкости.

Размер кисти  должен соответствовать виду работы. Большие кисти носят название «маховых» и употребляются для  окрашивания больших ровных поверхностей, например стен, потолков, полов, крыш и т.п. Маховые кисти изготавливают в 200, 300, 400 и 600 г (по массе щетины).

Перевязанные  шпагатом пучки щетины обычно надевают на заостренный конец рукоятки длиной от 1 до 1,5 м и обматывают шпагатом на 1/3 – 2/3 длины пучка. Длина оставляемой  свободной щетины может быть больше или меньше в зависимости от типа применяемых материалов. Для масляных красок, растираемых по поверхности  со значительным усилием, щетина должна быть короче, чем для менее вязких водных красок. По мере истирания кисти  витки шпагата постепенно снимают, освобождая перевязанную часть кисти. Обычно износ кистей колеблется от 0,3 до 1,5 г на 1 м2 окрашенной поверхности  и зависит от типа лакокрасочного материала и вида поверхности.

При окрашивании  маховыми кистями обычно работают двумя  руками. Для работы одной рукой  делают кисти меньших размеров –  так называемые «ручники». Различают  плоские и круглые ручники. В  круглых ручниках кисть укрепляют  на клею в выточке на торце рукоятки, в плоских – зажимают в жестяной оправе кисти. Как и в маховых  кистях, щетину в ручниках обвязывают шпагатом, витки которого снимают  по мере износа кисти. Размеры ручников обозначают четными номерами от 6 до 30.

Для окрашивания  по трафарету применяют специальные  кисти – трафаретные, отличающиеся от ручников более короткой и жесткой щетиной. Нанесение лакокрасочных материалов на мелкие предметы, проведение линий и т.п. осуществляется филенчатыми кистями, в которых наряду со щетиной применяется волос белки, хорька, куницы. Для проведения очень тонких линий служат так называемые «обводочные» (цировочные) кисти, которые изготавливают из длинного беличьего волоса. Для сглаживания свежеокрашенной поверхности и удаления мазков и штрихов от кисти применяют флейцы – широкие мягкие кисти из длинного барсучьего волоса. Они бывают круглые и плоские. При работе флейцем его держат перпендикулярно к окрашенной поверхности и проводят по поверхности без нажима, касаясь ее только концом кисти. Флейц не окунают в краску, а пользуются сухим.

С целью придания окрашенной поверхности шероховатости  пользуются щетками-торцовками, которые  делают из короткой отбеленной щетины, укрепленной на деревянной оправе размером 10х20 см. Работая сухой торцовкой, ударяют торцами щетины по свежеокрашенной поверхности.

Для получения  покрытия хорошего качества требуется  соблюдение определенных правил работы кистями. Новая кисть всегда содержит пыль и сломанные волоски, которые  необходимо «выработать» до начала использования  кисти для ответственной окраски. Новые кисти накануне работы желательно вымыть в мыльной воде. Лучшие результаты получаются при работе кистью после  того, как пучок щетины или волоса приобретает конусообразную форму. Маляры-профессионалы часто достигают  этого, используя новую кисть  для грунтования и аналогичных  операций на шероховатых поверхностях. Затем кисть очищают и применяют  только для нанесения покрывных слоев.

В начале работы кисть необходимо «разработать», чтобы  равномерно распределить на ней лакокрасочный  материал. Для этого кисть окунают  в материал, втирая ее о внутреннюю поверхность стенки рабочей емкости. Это повторяют несколько раз, время от времени поворачивая  кисть, до тех пор, пока весь пучок  волос не будет смочен примерно на половину длины.

В процессе работы кисть окунают в лакокрасочный  материал не слишком глубоко, постукивая ею (не вытирая) по краю рабочей емкости  для равномерного распределения материала по волосу.

Лакокрасочный материал наносят довольно толстым  слоем, а затем растушевывают  его сухой кистью. Последнюю штриховку  обычно проводят в том направлении, в котором изделие имеет наибольший размер. Большие поверхности, например, обшивку корпусов судов, удобнее  окрашивать по частям, производя заключительную штриховку на всех участках в одинаковом направлении, чтобы сделать незаметными  границы смежных участков. Перекрывание слоя лакокрасочного материала необходимо проводить до начала высыхания «сырого края» предыдущего участка поверхности; в противном случае на границе участков слой материала утолщается и после сушки может сморщиться или будет отличаться по цвету от остальной поверхности.

Описанная технология пригодна для нанесения большинства  применяемых лакокрасочных материалов, но может незначительно изменяться вследствие различных свойств грунтовок, материалов для нанесения промежуточных  и покрывных и покрывных слоев. Например, грунтовка, содержащая свинцовый  сурик, может давать полосатое покрытие, если заключительное штрихование проведено  недостаточно тщательно. Лакокрасочные  материалы для нанесения промежуточных  слоев быстро теряют текучесть, особенно при повышенных температурах, поэтому  их нанесение и перекрытие «сырых»  краев необходимо производить быстро и умело. Глянцевые покрывные  эмали при неравномерном распределении  на поверхности легко образуют наплывы  и подтеки, поэтому штрихование  их как в поперечном, так и в  продольном направлении следует  проводить с более сильным  нажимом на кисть, чем штрихование  грунтовок и материалов для нанесения  промежуточных слоев. Заключительное штрихование глянцевых эмалей рекомендуется  проводить снизу вверх, чтобы  значительно уменьшить их стекание. Особенно внимательно следует окрашивать отливки, а также изделия, на поверхности  которых имеются щели, головки  заклепок и другие неровности, являющиеся причиной образования подтеков. При  окраске дерева последние штрихи делают вдоль волокон, а при окраске  потолков – по направлению к свету, чтобы следы кисти были менее заметны.

Метод окраски  кистью применяется преимущественно  при нанесении различных медленно высыхающих лакокрасочных материалов, например масляных, битумных и т.п.

Быстросохнущие  материалы, содержащие летучие активные растворители, трудно нанести кистью, так как при нанесении повторных  слоев или при  растушевывании происходит растворение нижележащих  слоев материала, вследствие чего покрытие получается неровным и несплошным. Если все же возникает необходимость в нанесении подобных материалов кистью, то первый слой следует наносить только в одном направлении, например в горизонтальном, без растушевывания, а после просушки первого слоя наносят второй слой, но уже в другом направлении.

По окончании  работы лакокрасочный материал, оставшийся на кисти, отжимают шпателем или скребком, после чего кисть обтирают, промывают  в растворителе и сушат на воздухе, быстро вращая. При частом использовании  кисть можно хранить в воде или в растворителе, но при длительном перерыве  в работе ее следует  тщательно промыть водой с  мылом, высушить и хранить в сухом  прохладном месте. Щетина лучше сохраняет  свою форму и не подвергается воздействию  насекомых, если кисть хранится завернутой в пергаментную бумагу; необходимо, чтобы кисть была совершенно сухая, иначе на ней может появиться  грибок, вызывающий разрушение щетины.

Кисти, в которых  вместо щетины употребляется беличий, барсучий или хорьковый волос, отмывают от краски теплой мыльной водой. Растворителями такие кисти мыть нельзя, так как  волос от этого становится ломким.[6]