Материаловедение для столяров и плотников
Клеи и отделочные материалы
7. Лакокрасочные и другие отделочные материалы
По назначению лакокрасочные материалы разделяются на три основные группы:
- материалы для подготовки поверхности древесины к отделке (грунты, шпатлевки, порозаполнители);
- материалы, создающие основной лакокрасочный слой (лаки, эмали, краски, отделочные пасты);
- материалы для облагораживания лакокрасочных покрытий (разравнивающие жидкости, полирующие пасты и политуры, шлифующие пасты, составы для освежения поверхности).
Лакокрасочные материалы представляют собой композиции, состоящие из ряда исходных веществ — компонентов, выполняющих различную роль в лакокрасочном материале и создаваемом им покрытии.
Эти компоненты подразделяются на группы:
- пленкообразующие вещества и связующие — синтетические и природные смолы, воски, клеи, высыхающие масла, коллоксилин и др., образующие в результате физико-химических процессов твердую пленку, хорошо сцепляющуюся с материалом изделия;
- растворители — вещества, предназначенные для растворения пленкообразующих веществ и регулирования вязкости лакокрасочного материала. Растворители могут Самостоятельно растворять пленкообразователь или разбавлять готовый раствор;
- сиккативы — компоненты, ускоряющие срок высыхания покрытий; пластификаторы — вещества, вводимые в состав полимеров и пленкообразователей, смягчающие пленку и делающие ее более эластичной;
- наполнители — вещества, обычно добавляемые для увеличения сухого остатка материалов;
- красящие вещества — пигменты, красители, протравы.
§ 29. Красящие вещества, наполнители, растворители, разбавители, пластификаторы
Красящие вещества
Применяемые для крашения древесины красящие вещества подразделяются на красители, протравы и пигменты.
Красители представляют собой порошкообразные смеси окрашенных органических веществ, растворимых в воде, спирте и других органических растворителях и образующих прозрачные растворы, которые изменяют цвет древесины без затемнения естественной текстуры. Крашение применяют для усиления естественного цвета древесины, имитации малоценных пород под ценные и подкрашивания лаков. Для крашения древесины обычно используют красители в виде водных и реже спиртовых растворов 1—3%-ной концентрации.
Красители должны быть светостойкими, обладать ярким цветом, высокой дисперсностью, не скрывать и не затенять текстуру древесины и легко растворяться в растворителях — воде, спирте, ацетоне или других органических растворителях.
По происхождению красители для древесины подразделяются на две группы — естественные и синтетические.
Из красителей естествен и ого происхождения в мебельном производстве применяют коричневый краситель под названием ореховой морилки или бейца. Красящими веществами в красителе являются гуминовые кислоты. Гуминовый краситель хорошо растворяется в воде, окрашивает древесину в ровный коричневый цвет различных оттенков, обладает высокой светостойкостью, лучшей, чем у большинства синтетических красителей. Он хорошо смешивается с синтетическими красителями прямой и кислотных групп.
Синтетические красители представляют собой сложные органические вещества, получаемые из каменноугольной смолы. По признаку растворимости в различных растворителях красители делятся на водо-, спирто- и жирорастворимые, восковые и др.
По отношению к текстильным волокнистым материалам красители разделяются на кислотные, нигрозины, прямые, основные, смесевые и др. Для крашения древесины в основном применяются кислотные красители и нигрозины.
Кислотные красители представляют собой натриевые, калиевые или кальциевые соли органических кислот. Эти красители не окрашивают целлюлозное волокно, но хорошо окрашивают входящие в состав древесины лигнин и дубильные вещества. Они окрашивают древесину в яркие и чистые тона и обладают достаточной светостойкостью. Эти красители хорошо растворяются в воде, их можно смешивать между гобой.
Протравы — разновидность красящих веществ, которые окрашивают деталь в процессе реакций с дубильными веществами древесины. К ним относятся железный купорос (ГОСТ 6981—75), дающий окраску от серого до черного цвета, медный купорос (ГОСТ 19347—74), хромпик натриевый (ГОСТ 2652—78), хромпик калиевый (ГОСТ 2652—78), хлорная медь (ГОСТ 4167—74), окрашивающие древесину в желто-коричневые тона. Такой способ крашения называется травлением.
Пигменты — тонкоизмельченные порошки того или иного цвета. Пигменты не могут сами закрепляться на поверхности окрашиваемого изделия, и поэтому применяются всегда в смеси с раствором какого-либо пленкообразующего материала (клея, масла), закрепляющего порошки пигмента на поверхности изделия. Пигменты добавляют к связующему для получения светостойкого непрозрачного покрытия. Готовые составы из смеси пигмента с раствором пленкообразующего называют красками (клеевые, масляные). Пигменты бывают неорганические и органические.
Нанесенная на изделие краска после высыхания образует цветную непрозрачную пленку, скрывающую под собой цвет и строение окрашенного материала.
Пигменты применяют в масляных и эмалевых красках для непрозрачной окраски кухонной, детской, медицинской мебели, автомобилей, сельскохозяйственных машин, окон, дверей и добавляют в грунтовочные составы под прозрачные покрытия.
Наполнители
Наполнители — порошки инертных веществ, вводимые в лакокрасочные материалы (краски, шпатлевки, грунтовки) для увеличения сухого остатка в этих материалах.
Наполнители должны обладать высокой химической инертностью, не растворяться и по возможности не набухать в растворителях и пленкообразователе, с которым они применяются.
В качестве наполнителей применяют тонкоизмельченные порошки горных пород и пигментов белого цвета (мел, тальк, каолин, аморфные формы кремнезема, шпат, стекло).
Растворители, разбавители и пластификаторы
Растворителями называют органические летучие жидкости, предназначенные для растворения пленкообразователей (смол, эфиров целлюлозы, масел) и пластификаторов и доведения их растворов до рабочей вязкости.
Растворители могут самостоятельно растворять пленкообразователь или служить только для разбавления готовых растворов.
Жидкости, самостоятельно не растворяющие пленкообразователь, называют в отличие от растворителей разбавителями. Это название условное, так как одни и те же жидкости могут быть разбавителями для одних и растворителями для других пленкообразователей.
После нанесения лакокрасочного материала растворители и разбавители должны испаряться, после чего на поверхности образуется твердая лакокрасочная пленка.
В качестве растворителей для лаков и эмалей применяют продукты, принадлежащие к следующим классам:
- нефтяные углеводороды (бензин, керосин, уайт-спирит) хорошо растворяют масла и многие смолы;
- ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилол, сольвент-нафта) хорошо растворяют многие масла, естественные и синтетические смолы;
- спирты (этиловый, бутиловый) применяют для растворения шеллака, сандарака и некоторых других смол для приготовления спиртовых лаков, в качестве разбавителей коллоксилина в нитролаках и нитроэмалях;
- сложные эфиры уксусной кислоты (этилацетат, бутилацетат, метилацетат) хорошие растворители коллоксилина; применяются во всех лакокрасочных материалах, в которых используется нитроцеллюлоза;
- простые эфиры (этилцеллозольв) растворяют коллоксилин, глифталевые и другие смолы;
- кетоны (ацетон, циклогексанол) хорошо растворяют нитроцеллюлозу, многие смолы, масла и жиры;
- хлорированные углеводороды (дихлорэтан, трихлорэтилен) хорошие растворители масел и многих смол. Сильно токсичны, но малогорючи.
Растворители для лакокрасочных материалов должны обладать высокой растворяющей способностью по отношению к пленкообразователям данного лакокрасочного состава; хорошей испаряемостью без сохранения запаха растворителя в пленке; возможно меньщей токсичностью и огнеопасностью; невысокой стоимостью.
Растворители разных классов обладают разной растворяющей способностью в отношении смол, нитроцеллюлозы, масел и пластификаторов.
Большинство растворителей огне- и взрывоопасно, вследствие чего с ними необходимо осторожно обращаться.
Значительная часть растворителей ядовита и оказывает влияние на человеческий организм при вдыхании их паров и попадании на кожу. Из спиртов наибольшей токсичностью обладает метиловый спирт.
При малом содержании паров растворителей в воздухе они не оказывают действия на организм. Поэтому в помещениях, где применяют материалы, содержащие органические растворители, должна быть хорошая приточновытяжная вентиляция.
Растворитель 645 (ГОСТ 18188—72) применяется для разбавления нитролаков, нитроэмалей и нитрошпатлевок общего назначения. Хранят разбавитель в сухом неотапливаемом помещении, предохраняя от действия прямых солнечных лучей.
Разбавитель РКБ-1 (ТУ 6—10—994—70) представляет собой смесь ксилола и бутанола в соотношении 1:1. Применяют его для разбавления эмалей и лаков горячей сушки, приготовленных на основе синтетических феноло- мочевино-формальдегидных и меламиноформальдегидных смол.
Разбавитель РКБ-2 (ТУ 6-10-1037—70) — смесь ксилола и бутанола в соотношении 5:95. Применяется для приготовления кислотного отвердителя и для разбавления лака МЧ-52.
Разжижитель Р-5 используют для разбавления авиационных перхлорвиниловых лаков, эмалей, клея, шпатлевки.
Растворитель № 646 (ГОСТ 18188—72) предназначается для разбавления до рабочей вязкости нитролаков и нитроэмалей.
Растворитель № 647 (ГОСТ 18188—72) используется для разбавления нитролаков и нитроэмалей.
Растворитель № 648 (ГОСТ 18188—72) применяют для сглаживания штрихов и царапин опрыскиванием нитроэмалевых покрытий после шлифования.
Растворитель PMJl (ТУ 6-10-1349—73) служит для разведения нитроцеллюлозного лака НЦ-222 и нитрополитуры НЦ-314 и для доведения их до рабочей вязкости.
Пластификаторы вводят в состав полимеров и пленкообразователей для придания им эластичных свойств и понижения температуры, при которой данный полимер приобретает хрупкость.
Введение пластификатора увеличивает прочность на удар и обеспечивает большее удлинение при разрыве. В то же время пластификатор снижает твердость и прочность на растяжение.
В качестве пластификаторов используют жидкости с температурой кипения от 200oC и выше. Применяются наиболее часто в материалах на нитроцеллюлозной основе.
Пластификаторами являются многие невысыхающие или медленно высыхающие жидкости: спирты, эфиры, кетоны, масла и др.
Наиболее часто применяются следующие пластификаторы: дибутилфталат ДМФ (ГОСТ 8728—77), трикрезилфосфат ТКФ (ГОСТ 5728—76) и касте- роль— касторовое масло (ТУ 6*10-1238—72).
