Лако-красочные материалы — производство

Алюминиевая пудра имеет серебристо-серый цвет, который тем ближе к цвету металлического серебра, чем меньше примесей в металле, из которого изготовлена пудра. Пудра, изготовленная из алюминия, содержащего даже небольшое количество примесей, особенно меди и кремнекислоти, имеет синеватый оттенок. Уд. вес алюминиевой пудры 2,54—2,55; ее насыпной вес 0,6 и укрывистость 10 г/ж3.

Диаметр чешуек алюминиевой пудры 50—100 ц, толщина 0,1 — 1,75 ц. Чешуйчатые частицы алюминиевой пудры обладают способ­ностью всплывать в лакокрасочной пленке и располагаться парал­лельно ее поверхности, образуя как бы сплошную металлическую поверхность. Это свойство пудры называется листованием.

Листоваиие алюминиевой пудры в значительной степени зави — сит от состава связующего и природы жировой пленки, покрываю­щей ее чешуйки (см. ниже, стр. 276). В настоящее время установ­лено, что в лакокрасочных материалах, содержащих растворители ароматического ряда, в частности бензол, частицы пудры всплывают

лучше, чем в лакокрасочных материалах с растворителями жир­ного ряда, и что из различных веществ, применяемых для со­здания на поверхности чешуек жировой пленки, лучшее всплыва­ние чешуек вызывает парафин.

Для определения способности к листованшо навеску пудры 1,5 г помещают в пробирку и тщательно размешивают с 10 мл лака. Лак представляет собой 25% раствор кумароиовой смолы в скипидаре. После размешивания пудры с лаком в пробирку по­гружают шпатель, представляющий собою полированную сталь­ную пластинку длиной 100—130 мм, шириной 10—12 мм и толщи­ной 0,5—I мм. Через 10 сек. шпатель медленно вынимают из лака и подвешивают в вертикальном положении. Погруженная в лак поверхность шпателя при этом оказывается покрытой слоем алю­миниевой пудры. На нижней части шпателя этот слой имеет харак­тер сплошного покрытия; на некотором расстоянии от нижнего конца на поверхности покрытия имеются трещины. Отношение длины участка шпателя, покрытого сплошным слоем пудры, к об­щей глубине его погружения, выраженное в процентах, и характе­ризует способность пудры к всплыванию или листованию.

Таким образом, способность к всплыванию можно выразить формулой: h. jQ0

Способность к всплыванию =-—^7—

И

іде h — высота слоя, покрытого сплошным слоем алюминия; И —- глубина погружения шпателя.

Чем выше способность алюминиевой пудры к всплыванию, тем выше ее пигментные свойства.

Свойство алюминиевой пудры всплывать на поверхность пленки и образовывать при этом сплошную пленку можно характеризо­вать также и другим показателем — покрытой поверхностью воды (П. П.В.), т. е поверхностью воды, на которой можно создать сплошное покрытие определенным количеством {1 г) алюминиевой пудры. Для определения покрытой поверхности воды применяют стеклянный прямоугольный сосуд размером 200 X 500 X 50 мм с ровными краями. Поперек сосуда кладут две пластинки зеркаль­ного стекла шириной 20—30 мм. Края сосуда и стеклянные пла­стинки покрывают тонким слоем парафина. В сосуд наливают воду в таком количестве, чтобы ее уровень был заметно выше краев сосуда. Затем на поверхность воды, ограниченную пластинками, насыпают возможно равномернее 0,1 г алюминиевой пудры. Пере­двигая пластинки, добиваются, чтобы вся поверхность воды, огра­ниченная пластинками, была покрыта ровным сплошным слоем пудры без трещин и складок. При определении покрытой площади расчет ведут на 1 г пудры. Чем больше эта поверхность, тем выше качество пудры.

Алюминиевая пудра растворяется в кислотах и щелочах, и по­этому ее следует применять только с нейтральными связующими;

с водой она реагирует даже при нормальной температуре с выде­лением водорода:

2AI 4- 6НгО —► 2А1 (ОН)з + ЗН2

В сухом виде алюминиевую пудру можно сохранять продол­жительное время, но краска, содержащая в качестве пигмента алюминиевую пудру, при хранении загустевает и приобретает серый цвет. Поэтому пудра доставляется потребителям в сухом виде или в виде паст, состоящих из пудры, замешанной с раство­рителем. Вводить пудру в пленкообразователь следует только перед употреблением краски.

Под влиянием кислорода воздуха частицы пудры окисляются с поверхности, причем образующийся на поверхности чешуек слой окиси алюминия предохраняет их от дальнейшего окисления. В результате окисления чешуйки пудры теряют блеск. Для преду­преждения окисления частицы пудры покрывают в процессе произ­водства тонким слоем вещества, не окисляющегося на воздухе, например парафином.

Область применения металлических порошков и пудр очень обширна и непрерывно расширяется. Так, металлические порошки широко используются в производстве термитных порошков, для производства прессованных металлических деталей, безмасляних подшипников, как замена сплавов металлов, не смешивающихся в расплавленном состоянии, и т. д.

Медные и алюминиевые пудры находят широкое применение в качестве пигментов. Так называемые медные бронзы изготовляют измельчением различных медных сплавов и применяют преимуще­ственно в качестве декоративных пигментов и для имитации позо­лоты. Алюминиевыми пудрами для декоративных целей пользуются реже. Однако исключительные защитные свойства покрасок, содер­жащих в качестве пигмента алюминиевые пудры, вызвали их ши­рокое распространение.

Высокие пигментные свойства алюминиевой пудры обусловлены ее способностью к листованию и непроницаемостью для световых, ультрафиолетовых и инфракрасных тепловых лучей.

Располагаясь на поверхности лакокрасочной пленки, частицы алюминиевой пудры зеркально отражают падающие на пленку видимые и ультрафиолетовые лучи и таким образом замедляют старение пленки, обусловленное действием этих лучей.

Вследствие специфической формы частиц алюминиевая пудра располагается на поверхности лакокрасочной пленки плотным слоем, в котором отдельные частицы разделены очень небольшим извилистым пространством. Это затрудняет проникновение корро­дирующих агентов сквозь лакокрасочную пленку к поверхности металла. Поэтому защитное действие лакокрасочного покрытия, пигментированного алюминиевой пудрой, продолжается значи­тельно дольше, чем в случае применения любого другого пигмента.

Вследствие способности алюминиевой пудры отражать тепло­вые лучи ее широко используют для окраски железнодорожных цистерн, нефтяных баков, вагонов-холодильников и других пред­метов, которые нужно предохранить от нагревания солнечными лучами. Насколько окраска алюминиевой пудрой может быть п этом случае полезной, можно судить по тому, что на железных дорогах удалось снизить на 10° температуру внутри вагонов-холо­дильников благодаря окраске их крыш алюминиевой пудрой. Окраска алюминиевой пудрой железнодорожных цистерн для перевозки бензина и бензохранилищ позволяет сильно снизить по­тери бензина, обусловленные нагреванием цистерн и хранилищ солнечными лучами.

Способность отражать тепловые лучи делает алюминиевую пудру незаменимым пигментом в красках для покрытия матерча­тых оболочек дирижаблей и аэростатов. Применение алюминиевой пудры для этих целей имеет особое значение вследствие большого коэффициента расширения газов.

Алюминиевая пудра применяется также и в качестве декора­тивного пигмента; в этом случае ее иногда окрашивают в различ­ные цвета органическими красителями.

Серьезным недостатком алюминиевой пудры является ее спо­собность взрываться в смеси с воздухом во время производства. Исследование причин взрывов привело к предположению, что они заключаются в накоплении на отдельных частицах пудры статиче­ского электричества, в результате чего при сближении частиц между ними может проскочить искра. Для предупреждения искро — образования рекомендовалось увеличить загрузку измельчающей аппаратуры. Однако полностью изжить пожары и взрывы таким образом не удалось. Из практики известно, что взрывы могут про­изойти в случаях, когда нельзя предполагать наличие статического электричества, как, например, при загрузке бездействовавшей аппаратуры, при пересыпке пудры и т. д. Причины взрывоопасно­сти пудры кроются, по-видимому, в большом количестве тепла, выделяемом при окислении металлического алюминия [I]:

2А1Н- 1,5 02 —> АЬАф — 380,2 ккал

Количество тепла, выделяющегося при окислении 1 а алюми­ния, составляет 380 200:54 = 7040 кал. Если предположить, что из 100 а алюминия окислится случайно только 1 а, т. е. 1%, н учесть, что теплоемкость алюминия с = 0,22 кал, то температура 100 г алюминия в результате окисления 1% повысится на 320°. Действи­тельно

7040 = 0,22 • 100х

7040 ооп откуда х — ~22"~~ ~ 520-

Такого повышения температуры достаточно, чтобы окисление за счет кислорода воздуха прошло моментально по всей массе. Количество выделяющегося при этом тепла выражается очень

большими величинами. Так, при окислении 100 г алюминия выде­ляются 7040 * 100 = 704 000 кал = 704 ккал. Элементарным расче­том можно показать, что так как окисление протекает почти мгно­венно, то развивающаяся при этом мощность измеряется сотнями тысяч лошадиных сил. Такое самоокисление алюминия может иметь место только в том случае, если в атмосфере, в которой на­ходится пудра, содержится не менее 6% кислорода. При меньшем содержании кислорода пудра не взрывается. В целях предупре­ждения самоокисления пудру во время изготовления покрывают тончайшим слоем парафина, который препятствует проникновению кислорода к поверхности алюминия и таким образом уменьшает опасность взрыва и пожара.