Файл: Лакокрасочные материалы для отделки изделий из дерева К. П. Беляева. 1960- 4 Мб.pdf

Примером одного из многих неудавшихся заменителей шеллака является искусственная смола идитол, которая получается в результате взаимодействия фенола с форм­ альдегидом. Существенным недостатком идитольных ла­ ков является их очень низкая светостойкость. Имея перво­

начальный золотисто-желтый оттенок, идитольные лаковые покрытия после облучения солнечным светом приобретают интенсивную темно-бурую окраску из-за наличия в идитоле

свободного фенола (при получении этой смолы требуется избыток фенола). Кроме того, идитольные лаки не способны полироваться.

Спиртовые лаки обычно наносят вручную, тампоном.

При этом для получения полуглянцевых покрытий шеллач­ ными лаками требуется нанесение не менее 6 слоев, а для получения блестящих покрытий необходимо производить

дополнительную, очень трудоемкую, ручную полировку,

требующую большой сноровки. При неаккуратной работе можно испортить ранее нанесенную пленку лака, частично

растворить ее в политуре или, как говорят, «сжечь» ее.

Сравнительно высокая стоимость и дефицитность шеллач­

ных спиртовых лаков, отсутствие полноценных заменителей шеллака, а также трудоемкость отделочных работ при их применении вызвали необходимость замены этого типа лаков другими летучими лаками на основе эфиров целлюлозы.

Эфироцеллюлозные лаки

Наиболее широкое применение для изготовления летучих лаков нашел азотнокислый эфир целлюлозы или нитро­ целлюлоза. Это объясняется тем, что после первой мировой войны остались большие запасы нитроцеллюлозного пороха, которые из-за взрывоопасности при длительном хранении необходимо было использовать.

Нитроцеллюлозу получают при обработке целлюлозы азотной кислотой.

Целлюлоза является полимером, состоящим из ряда звеньев многоатомного спирта, способного к образованию простых эфиров со спиртами и сложных эфиров с кислотами. Формула целлюлозы [(С6Н7О2(ОН)3]„, где п—число звеньев много­ атомного спирта. Реакция получения нитроцеллюлозы может быть представлена следующей схемой:

H2SO4

|СвН7О, (ОН)3]Л + 3nHNO3----- > ЗпН2О + |С„Н7О2 (ONO2)3]„

9

частное от деления времени истечения 200 мл коллоксилинового раствора (в секундах) на время истечения того же объема воды (в секундах) при одинаковой температуре.

В США вязкость нитроцеллюлозы определяется по методу падающего шарика и выражается временем в секундах, по­

требным для прохождения условного пути стальным шариком (определенного размера), погружаемым в цилиндр с раствором коллоксилина данной концентрации.

Промышленностью выпускается несколько сортов лако­

В настоящее время осваивается производство коллокси­ лина с так называемой четвертьсекундной вязкостью (ЧСВ), т. е. с вязкостью приблизительно в 2 раза меньшей, чем ПСВ.

Коллоксилин после промывки водой и отжатия на центри­ фугах содержит до 50% влаги, что для приготовления лаков

совершенно недопустимо. Сушить коллоксилин путем нагре­ вания до полного удаления воды нельзя из-за сильной взрыво­

опасности нитроцеллюлозы в сухом состоянии. Поэтому для обезвоживания пользуются водоотнимающей способностью этилового спирта, для чего влажную нитроцеллюлозу промы­

вают в специальных аппаратах спиртом. О степени обезво­ живания судят по крепости вытекающего спирта. При крепости

спирта, равной 88% , промывку прекращают и избыток спир­ та отжимают. Содержание спирта в выпускаемом колло­ ксилине, обеспечивающее взрывобезопасность его при транс­ портировке и хранении, составляет 25—35%. Спирт в коллоксилине не представляет никаких препятствий для дальнейшего изготовления лаков, так как смесь его со

сложными эфирами (бутилацетат, этилацетат) и кетонами

(ацетон) обладает хорошей растворяющей способностью.

Для выяснения влияния вязкости коллоксилина и содер­ жания в нем азота на качество полученных из него пленок

11

были исследованы свойства пленок (эластичность, прочность, термостойкость, атмосферостойкость), полученных из колло­ ксилинов с различными показателями вязкости и содержа­ ния азота. При этом было установлено, что содержание азо­ та в пределах 11,5—12,5% при одной и той же вязкости не оказывает существенного влияния на свойства нитролаков.

Решающее значение имеет вязкость коллоксилина: чем выше вязкость коллоксилина, тем выше морозостойкость, эластичность и прочность на разрыв нитролаковой пленки. Но применение коллоксилина с повышенной вязкостью вызывает значительные технологические трудности при на­ несении его, так как необходимо сильно разбавлять раствор для получения лака с рабочей вязкостью, что в свою очередь связано с необходимостью увеличения числа слоев для достижения требуемой толщины покрытия.

1 Повышение сухого остатка, а также увеличение адгезии

(прилипаемости) лака к лакируемой поверхности достигает- ’ся введением смол. Твердые смолы образуют очень низко-

’вязкие растворы даже при высоких концентрациях (50—60%)

и поэтому дают возможность значительно увеличить сухой

остаток. Однако количество твердых смол, которое можно вводить в нитролаки, ограничено тем, что эти смолы повышают хрупкость лаковой пленки. Поэтому наряду с твердыми смолами в нитролаки вводят и мягкие высокоэластичные

смолы. Но повышенное содержание мягких смол в нитролаке

снижает твердость покрытия и затрудняет механическую

полировку их пастами. Кроме того, мягкие смолы обладают специфической особенностью—прочно удерживать нитро­ лаковые растворители, поэтому повышенное содержание мягких смол может вызвать замедление процесса улетучи­ вания растворителей из пленки и, следовательно, снижение

скорости высыхания покрытия. Степень замедления улетучи­ вания зависит от химического состава мягкой смолы. Поэтому

чаще всего применяют эфир гарпиуса, канифольно-малеи- новую и циклогексанонформальдегидную смолы.

Эфир гарпиуса представляет собой глицериновый эфир канифоли*, получаемый при непосредственном взаимодей­

* Канифоль представляет собой смесь близких по составу и строению кислот, основными из которых являются абиетиновая и левопимаровая кислоты.

12

ствии канифоли с глицерином при температуре около 300°:

НзС^/СООН

СН2ОН

(Ьон

I

СН2ОН

глицерин

кислота, входящая в состав канифоли

Канифольно-малеиновая смола представляет собой гли­ цериновый эфир малеинового аддукта канифоли. Последний является продуктом присоединения малеинового ангид­ рида к канифоли по двойным связям, имеющимся в молекулах

СН—со

сн—со

При этом карбоксильные группы канифоли остаются свобод­ ными и способны далее этерифицироваться глицерином.

По сравнению с эфиром гарпиуса канифольно-малеино­ вая смола обладает более высокой температурой плавления и поэтому способна сообщать пленке лака более высокую

твердость и увеличенный блеск.

Циклогексанонформальдегидная смола представляет со­ бой продукт конденсации циклогексанона с формальдегидом. Эта смола отличается исключительно светлым цветом и поэтому применяется для изготовления наиболее светлых нитролаков.

Циклогексанонформальдегидная смола имеет более вы­ сокую хрупкость, чем эфир гарпиуса и канифольно-малеино­ вая смола.

1S

В качестве мягких смол наиболее широкое применение

нашли глифталевые смолы, модифицированные раститель­ ными маслами, в частности касторовым маслом.

Как уже было указано, количество мягких смол, вводимое в нитролаки, ограничено и является недостаточным для

получения пленки с удовлетворительной эластичностью.

Поэтому наряду с мягкими смолами в нитролаки вводят

пластификаторы, которые сообщают им достаточную эластич­ ность без замедления их высыхания.

Изготовление нитролаков с применением одних твердых смол и пластификаторов без применения мягких смол, за­

держивающих высыхание, нецелесообразно, так как коли­ чество вводимого в нитролаки пластификатора также ограни­ чено. Будучи введен в значительных количествах, пластифи­ катор способен мигрировать (выпотевать) из пленки, и стече­

нием времени пленка такого нитролака может приобрести значительную хрупкость.

Пластификаторы представляют собой маслянистые жид­ кости с высокой температурой кипения. Пластификаторы для нитролаков бывают двух типов: желатинирующие, спо­ собные растворять коллоксилин, и нежелатинирующие,

неспособные растворять коллоксилин, но образующие в смеси с коллоксилином и растворителями однородные и прозрачные растворы.

К часто употребляемым желатинирующим пластификаторам относятся дибутилфталат и трикрезилфосфат, а к нежелати­ нирующим—сырое касторовое масло или частично окислен­ ное, называемое кастеролем.

Дибутилфталат представляет собой сложный эфир бути­ лового спирта с фталевой кислотой.

Трикрезилфосфат является продуктом взаимодействия крезола и фосфорной кислоты.

Дибутилфталат имеет повышенную светостойкость по срав­ нению с трикрезилфосфатом, но последний сообщает плен­ кам нитролака более высокую эластичность.

Летучая часть нитролака представляет собой сложную многокомпонентную систему, в которую входят растворители всех следующих групп:

1)нефтяные углеводороды;

2)ароматические углеводороды;

3)спирты;

4)сложные эфиры;

5)простые эфиры;

6)кетоны.

14