Лекции по "Материаловедению"

• цельные – из пигментов без разбелов (белых пигментов);
• густые – где цветной пигмент преобладает над белым;

• нормальные – где содержится равное количество цветных и белых пигментов;
• разбеленные – где преобладают белые пигменты, а цветные вводят для подсветки.

Цвета окрашивающих составов делят на теплые и холодные: к  первым относят красные, оранжевые  и желтые. Некоторые являются переходными в зависимости от преобладания в них теплых или холодных тонов, например фиолетовый и зеленый. Выбор цвета для окрашивания внутренних помещений, фасадов зданий имеет определенные закономерности и нормы, зависящие от географической ориентировки, интенсивности освещения, фона соседних зданий или сооружений и т.п. Срок службы – 1-4 года.

1.3.2. РАСТИТЕЛЬНЫЕ МАСЛА

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

• высыхающие (льняное, конопляное, тунговое);

• полувысыхающие (подсолнечное, хлопковое, оливковое и др.);

• 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).

1.3.3. СИНТЕТИЧЕСКИЕ СМОЛЫ

В производстве лаков  применяют алкидные ненасыщенные полиэфирные, фенолоформальдегидные, меламиноформальдегидные, 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» («Материаловедение непродовольственных товаров», часть 2).

1.3.4. 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 загус-теванию 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.

1.3.5. НАПОЛНИТЕЛИ

Наполнители представляют собой нерастворимые минеральные вещества, добавляемые в окрашивающие составы для экономии пигментов и придания им свойств, повышающих прочность, огне-, кисло-то-, щелочестойкость, глянца и др. Они бывают белого или светлых тонов и часто входит в состав шпаклевок.

В зависимости от вида окрашивающего состава и его  назначения в него могут быть введены различные наполнители - тонкодисперсный каолин, тонкомолотый тальк, кварц, каменные породы, асбестовая пыль, молотая слюда, диатомит и др.

1.3.6. СВЯЗУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

Связующие (плёнкообразующие) вещества – это или обработанные растительные масла (олифы), или синтетические высокомолекулярные соединения (синтетические и природные смолы и некоторые другие полимеры и сополимеры), а также неорганические вяжущие – известь, цемент, жидкое стекло и клей из природного сырья – животный клей, казеиновый клей и т.п. Связующие вещества являются важной составляющей лаков и красок, так как от их свойств зависят удобство нанесения малярных составов, скорость отвердевания, прочность и долговечность образовавшейся плёнки и необходимы для сцепления частиц пигмента и наполнителя между собой и с окрашиваемой поверхностью. Они образуют тонкую пленку, затвердевающую после высыхания.

Связующие вещества подразделяются на связующие:

· для водных составов (растительные и животные клеи, из 
весть, жидкое стекло и др.);

· для неводных составов (олифы, смолы, лаки);

· для эмульсий (синтетические и водомасляные).

Водные связующие  твердеют за счет испарения содержащейся в них воды и происходящих химических процессов кристаллизации, карбонизации, гидратации и др.

К основным связующим относят олифы, получаемые из высыхающих масел (льняного, конопляного, тунгового и др.). Чтобы ускорить высыхание, в олифу добавляют стимулирующие вещества - сиккативы (соли, окиси и переокиси свинца, кобальта, марганца и др.) в дозированном виде.

Олифы используют также  для приготовления и разбавления масляных красок, грунтовок, шпаклевок, стекольных замазок, покрытия деревянных, оштукатуренных, металлических и других поверхностей, для приготовления стекольных замазок.

• Глифталевую олифу общего назначения получают из смеси растительных масел, глицерина и фталиевого ангидрита, разбавленной органическими растворителями с добавлением сиккатива. Ее применяют для разведения густотертых красок при наружном и внутреннем окрашивании по металлу.
• Комбинированную олифу вырабатывают марок К-1 – К-4. Она состоит из препарированных растительных масел и органических растворителей с добавлением сиккатива. Применяют для внутренних, а олифу К-3 и для наружных поверхностей, кроме полов.
• Олифу оксоль выпускают нескольких марок (В-1, СМ, ПВ) из смеси растительных масел путем их уплотнения в присутствии сиккатива при t=160°C с добавлением бензина растворителя, уайт-спирита или сольвента. Служат для разведения густотертых красок: олифа марки В-1 - для внутренних и наружных покрытий, а марок см и ПВ -для внутреннего окрашивания (кроме полов).
• Сланцевую олифу вырабатывают из раствора дизельного или генераторного сланцевого масла в органических растворителях. Ее применяют для темных окрашивающих составов по металлу или штукатурке.
• Касторовую олифу получают дегидратацией и уплотнением касторового масла в присутствии катализатора с добавлением растворителей (бензина или скипидара). Используют для разведения густотертых масляных красок для внутреннего окрашивания (кроме полов).

Для экономии дефицитных материалов, особенно олифы, в качестве связующих широко используют различные эмульсии, которые значительно улучшают качество малярных составов.

1.3.7. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Вспомогательные материалы – летучие жидкости, растворители, применяемые для растворения высоковязких плёнкообразующих материалов. Краска при этом приобретает "рабочую вязкость" и становится удобной для нанесения на поверхность. К ним относятся уайт-спирит, ацетон, ксилол и др.

К вспомогательным материалам относят:

• грунтовки;
• подмазочные пасты;
• шпаклевки;

· замазки;

· растворители;

· разбавители;

· смывки;

· сиккативы;

· кислоты;

· масла;

· пластификаторы;

· гидрофобизаторы и др.

Эти материалы используют в окрашивающих составах, приготовляемых непосредственно перед употреблением и для выполнения подготовительных работ перед малярной отделкой (шпаклевания, ог-рунтовывания, подмазки отдельных мест и т.д.).

Растворители  – органические летучие жидкости, предназначенные для расширения пленкообразователей (смол, эфиров целлюлозы, масел) и пластификаторов и доведения их растворов до рабочей вязкости.

Растворители могут  самостоятельно растворять пленкообразо-ватель или служить только для разбавления готовых растворов. Жидкости, самостоятельно не растворяющие пленкообразователь, называют в отличие от растворителей разбавителями, хотя это название условное, так как одни и те же жидкости могут быть разбавителями для одних и растворителями для других пленкообразователей. Растворители и разбавители должны испаряться после нанесения лакокрасочного материала, а на поверхности изделия должна образовываться твердая лакокрасочная пленка.

В качестве растворителей  для лаков и эмалей применяют  продукты, принадлежащие к следующим классам:

· нефтяные углеводороды (бензин, керосин, уайт-спирит) хо 
рошо растворяют масла и многие смолы; ароматические углеводоро 
ды (бензол, ксилол, толуол, сольвент-нафт) хорошо растворяют мно 
гие масла, естественные и синтетические смолы;

· спирты (этиловый, бутиловый) применяют для растворения 
шеллака, сандарака и некоторых других смол при приготовлении 
спиртовых лаков, в качестве разбавителей коллоксилина в нитролаках 
и нитроэмалях;

· сложные эфиры уксусной кислоты (этилацетат, бутилаце- 
тат, метилацетат) хорошие растворители коллоксилина и применяют 
ся во всех лакокрасочных материалах, в которых используется нитро 
целлюлоза;

· простые эфиры (этилцеллозоль) растворяют коллоксилин, 
глифталевые и другие смолы;

· кетоны (ацетон, циклогексанол) хорошо растворяют нитро 
целлюлозу, многие смолы, масла и жиры;

· хлорированные углеводороды (дихлорэтан, трихлорэтилен) 
– хорошие растворители масел и многих смол. Сильно токсичны, но 
малогорючи.

Растворители для лакокрасочных  материалов должны отвечать следующим требованиям: обладать высокой растворяющей способностью по отношению к пленкообразователям данного лакокрасочного состава, хорошей испаряемостью без сохранения запаха растворителя в лакокрасочной пленке, меньшей токсичностью и огнеопасностью. 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.

Растворители разных классов имеют разную растворяющую способность в отношении смол, нитроцеллюлозы, масел и пластификаторов. Большинство растворителей огне- и взрывоопасно, поэтому с ними следует обращаться осторожно, соблюдая все правила безопасности. Значительная часть растворителей ядовита и оказывает вредное влияние на человеческий организм при вдыхании их паров и попадании на кожу. Из спиртов наибольшую токсичность имеет метиловый спирт.

При малом содержании паров растворителей в воздухе  они не оказывают сильного воздействия на организм человека. Для снижения концентрации паров растворителей в помещениях, где используют органические растворители, следует устраивать хорошую приточно-вытяжную вентиляцию.

Разбавители – жидкие, летучие органические материалы, необходимые для разбавления густотертых или разведенных сухих неорганических красок, неспособные самостоятельно растворять данное пленкообразующее вещество, но хорошо смешивающиеся с уже полученным концентрированным лакокрасочным раствором.. Они содержат пленкообразующие вещества, необходимые для получения качественного лакокрасочного покрытия.

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.