Файл: Чеботаревский, В. В. Лаки и краски - что это такое.pdf

росохнущие лакокрасотаые материалы можно и полезно сушить при высоких температурах? И да, и нет.

Посмотрим, нто получится, если изделие, окрашенное нитроцеллюлозной, акриловой или перхлорвиниловой эма­ лью сразу же после нанесения лакокрасочного (Материала поместить в сушильную камеру при температуре, напри­ мер, 90—100° С. Оказывается, что пленка, которая при комнатной температуре сохла 12 ч, теперь высыхает за

30—40 минут.

Процесс высыхания ускорился, но пленка получилась неровная, появились «апельсиновая корка», пузыри, кра­ теры. Что же произошло с пленкой лакокрасочного по­

крытия?

При повышенной температуре растворители быстро удаляются из верхнего слоя эмали и вязкость этого слоя резко увеличивается. Растворитель из нижнего слоя эмали пе успевает продиффундировать через образующуюся пленку, раздувает ее, образуются небольшие пузырьки, обычно диаметром 1—2 мм, которые, лопаясь, оставляют после себя маленькие кратеры. Пленка к этому моменту уже теряет текучесть, и образовавшиеся кратеры не мо­ гут заплыть. Если же давление паров в пузырьке не дос­ таточно, то пузырек остается в ней или на ее поверхности.

Одной из причин образования в пленке дефектов явля­ ется также воздух, находящийся в растворителях. При уле­ тучивании растворителя воздух способствует образованию пузырьков и даже капилляров, оставляемых пузырьками, стремящимися выйти из пленки (рис. 4).

Как же избавиться от этих дефектов? Вероятно, надо создать условия, при которых вязкость пленки будет на­ растать постепенно и равномерно но всей толщине слоя. Ученые установили, что пленка получается более равномер­ ная, если в состав лакокрасочного материала входят труд­ нолетучие растворители, имеющие высокую температуру

необходимо вспомнить, что макромолекулы, имеющие ли­ нейное строение, в растворе находятся в развернутом ви­ де. После нанесения лакокрасочного материала, например нитроцеллюлозного лака, на твердую подложку, вязкость плешки по мере улетучивания растворителя возрастает, причем скорость возрастания зависит от летучести раст­ ворителя. Макромолекулы при этом начинают сворачи­ ваться, сжиматься (протекает процесс релаксации).

Представим себе образно макромолекулу полимера в виде маленькой пружинки, находящейся в растворе в растя­ нутом состоянии. По мере улетучивания растворителя пру­ жинка постепенно сжимается, но высокая вязкость раство­ ра этому препятствует. Если вязкость будет возрастать медленно, пружинка успеет ежаться, и внутренние напря­ жения в пленке будут незначительны. Если же вязкость будет возрастать быстро (легколетучие растворители), пружинка — макромолекула останется в пленке в растяну­ том состоянии, но начнет постепенно проявляться ее есте­ ственное стремление сжаться. При этом возникнут внут­ ренние напряжения и прочность будет снижаться; нако­ нец, когда разрушающее напряжение будет равно или меньше внутренних напряжений, в пленке возникнут тре­ щины и покрытие начнет разрушаться.

Описанное явление используют при нанесении специ­ альных декоративных лаков. Создают такие условия, при которых растворитель быстро испаряется, процесс ре.шксации не успевает протекать, возникают большие внутрен­ ние напряжения, разрывающие пленку; при этом образу­ ются затейливые узоры. Это один из немногих случаев, когда технологи используют силы внутренних напря­

жений.

Или еще пример — так называемый усадочный нитро­ целлюлозный лак. содержащий 8—№% нитроцеллюлозы 41

оказывается значительно сложнее. Линейные макромоле­ кулы связаны между собой силами Ван-дар-Ваальса; чем ближе соприкасаются молекулы между собой, тем энер­ гичнее действуют эти силы.

Молекулы полимера в растворе, находясь на значи­ тельном расстоянии друг от друга, не испытывают дейст­ вие этих сил, но по мере улетучивания растворителей мо­ лекулы сближаются и тогда эти силы начинают действо­ вать. Пластификатор, находясь между молекулами поли­ мера, ослабляет действие сил Ван-дер-Ваальса и тем самым дает возможность макромолекулам редактировать.

Длительность воздействия пластификатора зависит от его летучести, способности совмещаться с полимером, ус­ ловий эксплуатации п т. д,

А что станет с пленкой, если пластификатор улетучит­ ся? Нетрудно догадаться: в пленке возникнут внутренние напряжения, она сделается хрупкой и начнет разрушаться. Итак, мы выяснили, что процесс высыхания, т. е. формиро­ вания пленки существенно влияет на качество покрытия. Вооружившись этими знаниями, в теплый, но влажный день (относительная влажность составляла 85—90%) Вы окрасили нитроэмалью свой автомобиль. Все тонкости ма­ лярного искусства были учтены, однако пленка эмали по­ лучилась матовая, а местами даже с белесоватым оттен­ ком. Что произошло? На этот раз Вас подвела высокая влажность.

Дело в том, что при энергичном испарении раствори­ телей с окрашиваемой поверхности отводится значительное количество тепла. Попробуйте капнуть на руку ацетоп, возникает ощущение холода. Чем быстрее улетучивается растворитель, тем сильнее охлаждается поверхность, с ко­ торой он испаряется. Резкое, хотя н кратковременное, ох­ лаждение может вызвать конденсацию влаги из окружаю­ щего воздуха на поверхности еще непросохшей пленки.

Каплп влаги смешиваются на поверхности пленки с еще неиспарпвшимся растворителем и снижают растворимость полимера, т. е. вызывают его коагуляцию в верхнем слое плешки. В результате получается матовая пленка, с беле­ соватым оттенком. Это плохо, но поправимо: достаточно нанести из краскораспылителя слой активного трудноле­ тучего растворителя; верхний, побелевший слой в нем рас­ творится, и пленка снова станет гладкой и чистой.

Теперь мы уже твердо знаем, что условия протекания процесса высыхания лакокрасочных материалов, изготов­ ленных на основе обратимых пленкообразующих,— темпе­ ратура, влажность воздуха, скорость высыхания — влия­ ют на внешний вид и на эксплуатационные свойства плен­ ки. Схема процесса образования покрытий из обратимых лакокрасочных материалов приведена выше.

процесса образования покрытий из необратимых лакокра­ сочных материалов приведена на стр. 46.

Процессы, поликонденсации и полимеризации протека­ ют более полно при повышенных температурах.

Оказалось, что на фильтре отложилось много алюминие­ вой пудры, входящей в состав эмали. Было установлено, что алюминиевая пудра вымывалась из эмали, так как послед­ нюю по недосмотру не просушили при положенной темпе­ ратуре, и процессы формирования пленки не заверши­ лись; под действием керосина пленка начала размягчать­ ся. и частицы алюминиевой пудры попали в керосин.

Однако не всегда можно подвергать изделие сушке при высоких температурах.

Ученые обнаружили, что некоторые лакокрасочные материалы отверждаются при комнатной температуре, ес­ ли они используются с другими материалами, играющими роль отвердителей.

Примером таких материалов служат эпоксидно-поли­ амидные лакокрасочные материалы, отверждающиеся при взаимодействии амнно-групп полиамидной смолы и эпо­ ксидных групп эпоксидной смолы, а также полиуретано­ вые эмали, отверждающиеся при взаимодействии полппзоцианата с полиэфиром. Материалы поставляют в виде двух компонентов — основы и отвердителя, которые сме­ шивают в строго определенных соотношениях непосред­ ственно перед использованием.

Адгезия. Если бы вдруг силы адгезии перестали действовать, произошла бы катастрофа. Разрушились бы кирпичные кладки, скрепленные цементом, потеряли проч­ ность детали автомобилей и самолетов, развалилась ме­ бель, отвалились клееные подошвы у сапог и ботинок п, конечно, отслоились бы все лакокрасочные покрытия. Хорошее качество покрытия, его долговечность зависят не только от условий, при которых покрытие получают, но также от того, насколько прочно оно связано с подлож­ кой, Т: е.- от адгезии.

Как же происходит сцепление слоен лакокрасочных покрытий между собой? Не зная этого, часто маляры-лю­ бители, да и специалисты совершают ошибки при нанесе­ нии лакокрасочного материала на старое покрытие, в ре­ зультате чего происходит отслаивание наносимого слоя от нижележащих слоев.

В ремонтной мастерской решили перекрасить автоцис­ терну, ранее окрашенную нитроцеллюлозной эмалью, пер- у.ю реилиловой эмалью, соблюдая правила малярной тех­ ники. Через некоторое время новое покрытие стало отста­ вать лоскутами от старого. В чем же причина плохой ад­ гезии между слоями старого и нового покрытия?

Для возникновения адгезии между двумя полимерами необходимы определенные условия.

1.Взаимная диффузия одного полимера в другой; это возможно, если слой старого лакокрасочного покрытия спо­ собен растворяться в растворителе наносимого материала.

2.Наличие на поверхности подложки участков с по­ лярными и неполярными молекулами, на которых воз­

можно мпкрорасслапвание и локальная диффузия молекул нанесенного материала в полимерную подложку.

3. Наличие в подложке активных функциональных групп, способных к химической реакции с активными груп­ пами наносимого материала.

Адгезия между перхлорвиниловой и нитроцеллюлозной эмалями не возникла потому, что не соблюдались указан­ ные условия. Нитроцеллюлозная эмаль только набухала, но не растворялась, поэтому не происходила взаимная диф­ фузия полимеров. Не было также необходимых для хими­ ческой реакции функциональных групп.

Для улучшения адгезии лакокрасочного покрытия па 50 поверхности металла создают оксидные, фосфатные и дру-