Файл: Цуркан И.Г. Смазочные и защитные материалы учебник.pdf

Покрытия на основе непревращаемых пленкообразующих веществ быстро высыхают, но при действии растворителей размягчаются или растворяются, поэтому их называют также обратимыми.

Превращаемые пленкообразующие вещества после нанесения на поверхность образуют неплавкие и нерастворимые покрытия в ре­ зультате физических и химических процессов, происходящих в самом пленкообразующем. Поэтому их называют необратимыми.

Механизм пленкообразования непревращаемых покрытий про­ текает по следующим стадиям: а) испарение основной массы раствори­ теля и переход вещества в стеклообразное состояние; б) дальнейшее испарение растворителя с возникновением в пленке напряжений; в) формирование пленки и ее сокращение с переходом макромолекул в устойчивое состояние, зачастую со значительными процессами усадки.

После практического завершения пленкообразования в пленке остается еще значительное количество (до 5— 12%) растворителей и добавок, которые участвуют уже в процессе последующего старения покрытия.

Механизм пленкообразования у превращаемых покрытий является более сложным и проходит, как указывалось выше, с образованием полимеров с разветвленной или сетчатой структурой. Процесс этот называется с ш и в а н и е м м о л е к у л .

Образование разветвленных или сетчатых структур (сшивок) яв­ ляется основой процесса отверждения превращаемых покрытий и тер­ моотверждения смол вообще.

Для фенолальдегидных, мочевиноили меламиноформальдегидных и полиэфирных пленкообразующих материалов образование трехмер­ ного полимера идет путем поликонденсации. У всех этих смол прев­ ращение происходит только в том случае, если для конденсации взяты компоненты в эквивалентном соотношении.

Трехмерная конденсация пленкообразователя протекает последова­ тельно через две или три стадии:

а) получения растворимой смолы, температура плавления которой невысока;

б) постепенного разветвления цепи (растворимость смолы резко уменьшается, температура плавления повышается);

в) перехода значительной части смолы в трехмерный нерастворимый и неплавкий полимер.

Полного превращения смолы в трехмерный полимер добиться прак­ тически невозможно; часть пленкообразователя в пленке остается в стадиях а) и б); оставшиеся в трехмерном полимере (пленке) некон­ денсированные молекулы лишены подвижности, необходимой для дальнейшего течения реакции.

Пленкообразующие вещества другой группы (виниловые, дивинилацетилен, метилметакрилат, каучуки) дают трехмерный полимер путем полимеризации. Этот процесс происходит, если исходные молекулы имеют более одной непредельной связи.

Образование трехмерных полимеров может происходить ‘по неко­ торым другим реакциям, как, например, полиуретановый синтез, т. е.

87

происходит в присутствии кислорода воздуха, который участвует в реакциях. Высохшая пленка при этом увеличивает свой вес за счет поглощения до 20%, а во влажной атмосфере 40—60% кислорода. Для придания лакокрасочным материалам требуемых свойств, повышения их качества, ускорения пленкообразовання и Т; д. применяют различ­ ные добавки (пластификаторы, сиккативы, пигменты и др.).

Гл а в а VII. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ, ЭЛЕМЕНТЫ

ИЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ

1.Классификация покрытий

Различают следующие типы лакокрасочных покрытий:

з а щ и т н о е , наносимое на основной металл, дерево или другой материал для защиты изделия или его составных частей от коррозии

идругих разрушений;

за щ и т и о-д е к о р а т и в и о е, наносимое на основной металл

или дерево для защиты изделия или его составных частей от кор­ розии, а также других разрушений и придания нм декоративного вида; с п е ц и а л ь н о е , наносимое на основной металл или дерево для придания изделию или его составным частям определенного свой­ ства (химической стойкости, теплостойкости, маслостойкости и т. д.). Для надежной защиты изделий на них наносят несколько слоев ла­ кокрасочных материалов. Слой покрытий, непосредственно покры­ вающий очищенную металлическую или деревянную поверхность, на­ зывается грунтовкой. На нее наносят слой шпатлевки. Далее следуют выявительный слой, слой, называемый выправкой, и, наконец, пок­

ровные слои лакокрасочного покрытия.

Например, при окраске металлического котла цистерны приме­ няется защитное покрытие из грунтовки и нескольких слоев краски. Защитно-декоративное покрытие металлического кузова пассажирского вагона состоит из одного-двух слоев грунтовки, пяти — семи слоев шпатлевки, выявительного слоя, выправки и нескольких покровных слоев эмали (рис. 30, а).

Для окраски деревянных поверхностей внутри вагонов применяет­ ся покрытие из грунтовки, шпатлевки, окраски, слоя для разделки и двух слоев лака. Для лакировки деревянных дверей, сидений, полок, шкафов и других поверхностей наносится покрытие из слоя морилки одного-двух слоев порозаполнителя и трех-четырех покровных слоев пака (рис. 30, б).

Для специальных покрытий, например цистерн при перевозке вина, наносится многослойное специальное лакокрасочное покрытие

88

9

8

7

/

Рис. 30. Схемы строения защитно-декоративных лакокрасочных покрытии:

из одного-двух слоев грунтовки, двух-трех слоев эмали и трех-четы- рех слоев лака. Для кислотостойких покрытий эта схема усложняется і.утем нанесения 6—8 слоев лака. При ремонте вагона в депо и на ваго­ норемонтном заводе количество слоев покрытия может сокращаться в зависимости от вида ремонта.

2. Грунтовка

Слой грунта и операция грунтовки имеют ряд важных специфиче­ ских особенностей, отличающих их от всех других операций техноло­ гического процесса окраски.

Грунтовочный слой является той частью всего защитного покрытия, которая должна обеспечить, во-первых, безупречное сцепление (ад­ гезию) всего покрытия с окрашиваемой поверхностью металла, дерева или со слоем старой краски и с последующими слоями покрытия и сохранять эту адгезию в течение всего срока службы покрытия и, вовторых, локализовать и пассивировать все очаги коррозии, которые

впервую очередь могут возникнуть на металлической поверхности. По своему составу грунтовка представляет собой суспензию пиг­

ментов или их смесей с наполнителями в олифе, лаке иди другом свя­ зующем веществе с введением добавок или без них.

Хорошая адгезия грунтовки может быть обеспечена, если наноси­ мый непосредственно на металл грунтовочный слой содержит высоко­ полярные вещества, создающие разного типа связи.

При отсутствии на окрашиваемой поверхности плохо смачиваемых участков между ней и покрытием может возникнуть значительная проч­ ность связей за счет сил сцепления. Типичным примером является де­ ревянная поверхность, окрашенная масляной грунтовкой. Масло про­ никает в поры древесины и высыхает в них; в этом случае прочность связи с поверхностью обусловлена силами когезии пленкообразующего. При наличии достаточно сильного межмолекулярного сцепления глу­ бина проникновения грунтовки на прочность связи с древесиной не влияет.

89

Такие же явления наблюдаются при нанесении лакокрасочного ма­ териала на поверхности, металлизированные цинком, фосфатированные пли очищенные от окалины, особенно при дробеструйной очистке, образующей очень развитую истинную поверхность металла, а также на загрунтованные поверхности, зашлифованные абразивной шкуркой.

Можно полагать, что аналогичное механическое сцепление сущест­ вует между частицами пигмента и связующим. В самом масляном свя­ зующем также должны действовать силы механической когезии.

При действии на поверхность железа или стали многих органи­ ческих кислот, входящих в состав пленкообразователей, в поверхност­ ном слое на металле при повышенной температуре или по истечении некоторого времени может происходить химическая реакция. Хими­ ческое взаимодействие особенно легко происходит при покрытии оли­ фой или масляными лаками поверхностей активных металлов или гидратированных окислов.

При вулканизации сырой резины каучук посредством мостиков серы химически связывается с металлом; точно так же сополимер хлор­ винила и винилацетата с добавкой 0,2% малеиновой кислоты имеет свободные карбоксильные группы, взаимодействующие в покрытии с металлом. При нейтрализации этих карбоксильных групп адгезион­ ные свойства исчезают.

Химическое взаимодействие металла с компонентами грунтовки приводит к уменьшению реакционной способности металла с кисло­ родом воздуха и другими агентами, вызывающими коррозию.

К связующим веществам, обладающим высокой полярностью, от­ носятся: жирные и смоляные кислоты, полимеры с карбоксильной группой, оксикислоты и др. Уплотненные растительные масла, олифы, масляные лаки, естественные или синтетические смолы, сов­ мещенные с растительными маслами или с жирными кислотами, содер­ жат такие вещества и пригодны для грунтовок.

Неполярные высокомолекулярные соединения типа стирола, по­ лихлорвинила, нитроцеллюлозы и др. в качестве грунтовочных мате­ риалов себя не оправдали. Поэтому такие материалы нужно нано­ сить по высокопрочным грунтам или добавлять к ним смолы, масла, жирные кислоты, повышающие адгезию. Визуальными признаками правильного рецептурного состава грунтовочного слоя являются следующие: отсутствие сильного глянца (блеска) на высохшем грун­ товочном слое или же глубокой матовости его, наличие после полного высыхания лишь равномерного слабого (незначительного) глянна.

При проведении с достаточным усилием по высохшему слою грун­ товки палец не должен скользить по поверхности или липнуть к ней, он должен испытывать достаточное сцепление со слоем грунта, но без специфического скрипа, являющегося признаком избыточного содер­ жания связующего, в грунтовочном слое (жирной пленки). Этот пока­ затель может быть проконтролирован определением твердости на маятниковом аппарате. Твердость пленки грунта должна быть в пре­ делах 0,12—0,20.

Толщина слоя грунтовки обусловлена необходимостью получения плотно упакованных молекулярных слоев. Несмотря на плотную

90