Деревообработка. Лакокрасочные материалы

РАСТВОРИТЕЛИ, РАЗБАВИТЕЛИ, ПЛАСТИФИКАТОРЫ

Растворители – это органические соединения или их смеси, предназначенные для растворения пленкообразователей (смол, эфиров целлюлозы, масел) и пластификаторов.

Растворители могут растворять пленкообразователь или служить для разбавления готовых растворов.

Разбавители не растворяют пленкообразователь. Это название в определенной степени условное, так как одни и те же жидкости могут служить разбавителями для одних и растворителями для других пленкообразователей.

После нанесения лакокрасочного материала растворители и разбавители испаряются, после чего на покрытой поверхности образуется твердая пленка. Некоторые растворители, вступающие с пленкообразователями в химическую реакцию, (например, стирол в парафиносодержащих полиэфирных лаках, не испаряются, а образуют вместе с пленкообразователями пленку.

Продукты, служащие в качестве растворителей для лаков и эмалей, подразделяются на следующие классы:

– нефтяные углеводороды – бензин, керосин, уайт-спирит (растворяют масла и многие смолы);

– ароматические углеводороды – бензол, толуол, ксилол, сольвент-нафта (растворяют многие масла, естественные и синтетические смолы;

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

– сложные эфиры – этилацетат, бутилацетат, метилацетат (растворяют коллоксилин, применяются во всех лакокрасочных материалах, в которых используется нитроцеллюлоза);

– простые эфиры – растворяют коллоксилин, глифталевые и другие смолы;

– кетоны – ацетон, циклогексанон (хорошо растворяют нитроцеллюлозу, многие смолы, масла и жиры);

– хлорированные углеводороды – дихлорэтаи, трихлорэтилен и др. (хорошие растворители масел и многих смол; токсичны, малогорючи).

Растворители должны обладать высокой растворяющей способностью по отношению к пленкообразователям конкретного лакокрасочного состава, хорошей испаряемостью без сохранения запаха растворителя в пленке, наименьшей токсичностью и огнеопасностью, невысокой стоимостью.

Растворители разных классов обладают разной растворяющей способностью, поэтому для различных пленкообразователей применяют растворители, которые обладают наиболее сильным растворяющим действием по отношению к данному пленкообразователю. Универсального растворителя не существует. На практике чаще приходится применять смесь растворителей.

О растворяющей способности растворителей судят по вязкости получаемых растворов: чем ниже вязкость раствора при одинаковой концентрации пленкообразователя, тем активнее растворитель. Вязкость лакокрасочных составов определяют с помощью вискозиметра.

Одно из наиболее важных условий отделки – скорость испарения растворителей, которая определяет сроки сушки лакокрасочных покрытий. Скорость испарения (летучесть) растворителя определяется сравнительной продолжительностью испарения данного растворителя по отношению к продолжительности испарения этилового эфира, которая принята за единицу измерения летучести. По летучести растворители разделяют на три группы – легколетучие, среднелетучие и труднолетучие.

Легколетучие растворители при испарении вызывают сильное охлаждение лакокрасочного покрытия, в результате чего на нем конденсируется влага. Присутствие влаги на пленке покрытия вызывает ее побеление и разрушение.

Среднелетучие растворители не вызывают охлаждения поверхности и нарушения пленки, поэтому они применяются наиболее часто.

Труднолетучие растворители вводят в состав лаков и эмалей в небольших количествах вместе со среднелетучими для замедления процесса высыхания пленки, что необходимо для розлива лаков, возможности пользоваться ими более продолжительное время, не боясь преждевременного схватывания.

Большинство растворителей огне– и взрывоопасны. Многие из них токсичны. Наиболее опасными растворителями являются хлорированные и ароматические углеводороды. Из спиртов наиболее токсичен метиловый спирт.

Помимо растворителей и разбавителей, составляющих летучую часть лакокрасочных материалов, есть еще смесевые разбавители.

Разбавители (разжижители) – это вещества, которые применяются преимущественно для доведения высоковязких лаков и красок до рабочей вязкости. В состав разжижителей входят все растворители, которые есть в составе летучей части лакокрасочных материалов.

Охарактеризуем наиболее распространенные растворители, применяемые при отделке столярных изделий.

Растворитель N 646 – смесь сложных эфиров, кетонов, спиртов и ароматических углеводородов. Выпускаются три варианта этого растворителя: прозрачная, бесцветная и слабоокрашенная жидкости. Применяется для разбавления до рабочей вязкости нитролаков и нитроэмалей.

Растворитель N 647 – смесь сложных эфиров, ароматических углеводородов и спиртов. Прозрачная жидкость без видимых взвешенных частиц, бесцветная или слегка желтоватая. Применяется для разбавления нитролаков и нитроэмалей.

Растворитель N 648 – смесь сложных эфиров, ароматических углеводородов и спиртов. Прозрачная бесцветная или слегка желтоватая жидкость без видимых взвешенных частиц.

Растворитель N 648 применяют для разбавления нитроцеллюлозных лаков и эмалей, а также для сглаживания штрихов и царапин после шлифования нитролаковой пленки.

Разбавитель РКБ-1 – смесь ксилола и бутанола (1:1). Прозрачная, бесцветная или желтоватая жидкость без видимых механических включений. Применяют для разбавления эмалей и лаков горячей сушки, приготовленных на основе синтетических мочевиноформальдегидных, мочевинофенолоформальдегидных и меламиноформальдегидных смол.

В качестве растворителей и разбавителей в специальных лакокрасочных материалах можно применять и воду. Ее используют для растворения нитроцеллюлозных, алкидных, полиуретановых, лаков кислотного отверждения, полиэфирных лаков и эмалей.

Пластификаторы вводят в состав полимеров и пленкообразователей для придания им эластичности и понижения температуры, при которой данный полимер приобретает хрупкость. Введение пластификатора увеличивает прочность на удар и обеспечивает большее удлинение при разрыве. Однако пластификатор снижает твердость и прочность покрытия при растяжении.

Пластификаторами служат жидкости с температурой кипения от 200° С и выше. Это многие невысыхающие или медленно высыхающие спирты, эфиры, кетоны, масла и пр. В нитролаках для древесины применяют преимущественно дибутилфталат, трикрезилфосфат, касторовое масло.

ПЛЕНКООБРАЗОВАТЕЛИ

Пленкообразующими называются вещества, которые при нанесении их на поверхность в виде раствора или расплава, образуют при определенных условиях тонкую и прочную пленку, хорошо связанную с материалом изделия. К их числу относятся масла и олифы, смолы природные и синтетические, эфиры целлюлозы, белковые пленкообразователи.

Растительные масла и олифы. Масла подразделяют на высыхающие, невысыхающие и полувысыхающие.

Высыхающими называют растительные масла, которые в результате окисления кислородом воздуха способны образовывать твердые и эластичные пленки (льняное, конопляное, тунговое, перилловое масла). Невысыхающие масла высыхают только под действием сиккативов (ускорителей сушки), образуя при этом липкие пленки (хлопковое и касторовое масла). Полувысыхающие масла сохнут медленно и образуют пленки, которые под влиянием теплоты размягчаются и даже плавятся.

Натуральные растительные масла высыхают в течение длительного времени. В целях ускорения высыхания их перерабатывают в олифы. Олифы приготовляют путем нагревания высыхающих масел с оксидами металлов (сиккативами) или путем оксидации (продувания через масло воздуха).

Олифы, приготовленные из чистых льняного, конопляного и подсолнечного масел с добавлением некоторого количества тунгового или хлопкового масла, называют натуральными. Натуральные олифы – высококачественный пленкообразующий материал, они дают стойкие покрытия.

К полунатуральным относят олифы оксоль и сульфооксоль. Олифа оксоль представляет собой сгущенное нагреванием и оксидацией масло с сиккативом, разведенное потом до рабочей вязкости уайт-спиритом. Состав олифы оксоль (в процентах): масло льняное – 50, сиккатив – 3, уайт-спирит – 47.

Олифа сульфооксоль отличается от олифы оксоль тем, что для ее приготовления берут менее уплотненное масло, обработанное для повышения вязкости серой.

Натуральные высыхающие растительные масла для приготовления олиф дефицитны. Поэтому созданы искусственные олифы – глифталевая и пентафталевая, представляющие 50%-ные растворы глифталевой смолы средней жирности или жирной пентафталевой смолы в уайт-спирите с добавлением сиккатива. К искусственным олифам относятся также: сланцевая, солевая нафтенатная, солевая оксикарбоновая и синтетическая модифицированная.

Смолы природные и синтетические. В зависимости от происхождения смолы разделяются на спирторастворимые (шеллак, сандарак, бензое, мастикс, манильский копал, канифоль) и маслорастворимые (копалы, янтарь, продукты переработки канифоли).

Шеллак – продукт переработки насекомыми природной смолы некоторых тропических растений, произрастающих в Индии, на Суматре и др. Шеллак имеет вид чешуек. Температура плавления шеллака 115-120° С, цвет – от светло-желтого до темно-коричневого. Применяемый в производстве шеллак содержит около 85% смолы, до 15% шеллачного воска, примеси канифоли и красящих веществ.

Шеллачные пленки придают древесине золотисто-коричневый оттенок. Для получения бесцветных отделочных пленок используют растворы из отбеленной смолы шеллака. (Отбеленный шеллак хранят в темноте, так как на свету он теряет способность растворяться.)

Сандарак – смола деревьев хвойных пород, произрастающих в Африке и Австралии. Сандарак представляет собой твердые зерна светло-желтого цвета, красноватый оттенок имеют зерна низших сортов.

Плавится сандарак при температуре 110-145° С, растворяется в этиловом спирте, серном эфире, частично – в скипидаре. До недавнего времени сандарак считался лучшей смолой для приготовления спиртовых лаков для отделки щипковых музыкальных инструментов. Эти лаки образуют твердые покрытия (более хрупкие, чем шеллачные), обладающие хорошими резонансными свойствами. Сейчас эти лаки заменяют нитроцеллюлозными.

Бензое, или бензойная смола, – продукт выделения дерева, произрастающего в Индии, на о. Ява, Суматра и др. Температура плавления 75-90° С. Растворяется в этиловом спирте, частично – в скипидаре и бензоле.

Бензойная смола используется для приготовления спиртовых лаков, обладающих эластичностью, и спиртовых политур, используемых с шеллачными на заключительных этапах полирования древесины.

Канифоль получают из смолы хвойных деревьев – живицы. На перерабатывающих заводах из смолы получают скипидар и твердую стекловидную массу – канифоль. Температура плавления канифоли 55-6О° С.

Канифоль содержит свободные кислоты, которые отрицательно влияют на качество покрытия. Для улучшения свойств канифоли ее сплавляют с 6%-ми гашеной извести в 20% оксида цинка, что снижает кислотность и повышает температуру плавления до 110°С. Полученный таким образом продукт называют резинатом канифоли.