Лако-красочные материалы — производство

Классификация. По способности к высыханию масла делят на 3 группы: высыхающие, полувысы хающие и невысы­хающие. К высыхающим маслам относят: льняное, конопляное, перилловое, ляллеманцевое, тунговое и ойтисиковое; к полувьїсьі- хающим — подсолнечное, рыжиковое, соевое, сафлоровое, маковое, кедровое, ореховое, кукурузное; к невысыхающим — хлопковое, касторовое, оливковое, кокосовое.

По химическому строению, обусловленному составом жирно­кислотных остатков, масла подразделяют на следующие четыре типа:

Масла л и нолевые (соевое, арахисовое, хлопковое, куку­рузное, подсолнечное, маковое, сафлоровое), содержащие от 30 до 75% линолевой кислоты.

Масла линоленовые (льняное, перилловое, ляллеманце — вое), содержащие не менее 45% линоленовой кислоты. Конопляное масло, содержащее около 25% линоленовой кислоты, и соевое с 7—15% линоленовой и ~ 50% линолевой кислоты условно относят к этой группе.

Масла с сопряженными двойными связями (тун­говое, ойтисиковое), характеризующиеся быстрой полимеризацией при нагреве, желатинизацией при 280 °С в течение нескольких минут и образованием при отверждении (высыхании) морозного ■ узора.

Масла смешанного типа. К ним относят невысыхающие масла (касторовое), а также ненасыщенные рыбьи жиры и жиры морских животных.

Кроме того, растительные масла различают по маркам в зави­симости от способа очистки: нейтрализованные, рафинированные и нерафинированные (высшего, первого и второго сортов), рафи­нированные отбеленные, гидратированные (первого и второго сор­тов), технические, пищевые, первого прессования, второго прессо­вания, дезодорированные.

Получение. Растительные масла извлекают из семян или пло­дов растений способом холодного или горячего прессования, а также экстракцией растворителями. При первом способе очищен­ные от оболочки и измельченные семена (мятка) подвергают прес­сованию без дополнительного подогрева.

^Получение масла способом горячего прессования предусматри­вает нагрев и увлажнение мятки в пропиточно-увлажнительном шнеке с последующей термообработкой при температуре 75—80 °С в жаровне форпрессов и отжимом масла из подготовленной мезги на форпрессах.

Экстракционный способ получения масла сводится к экстра­гированию масла из предварительно измельченных и очищенных семян растворителем (бензином или нефтяными углеводородами с температурой кипения 60—80 °С) и последующему удалению рас­творителя из обезжиренного остатка в шнековом испарителе.

Экстракционные масла содержат больше белковых и красящих веществ, чем масла, полученные прессованием. Масла холодного прессования, более светлые, чем горячего, применяются главным образом для изготовления художественных красок. .

В табл. 4.1 приведены источникг/получения растительных ма­сел и области их применения в лакокрасочной гфомышленности.

Качество получаемых масел зависит даже от незначительных количеств нежировых примесей, красящих и белковых веществ. К таким примесям относятся воски, фосфатиды, лецитин, кефалин, сфингозин, фитин, фитостерины, полисахариды, крахмал и другие углеводы, хлорофилл (в оливковом, конопляном, ореховом маслах), каротины (в льняном, соевом, хлопковом, сурепном, подсолнечном, горчичном маслах), госсипол (в семенах хлопка), ферменты.

Нежировые примеси масел могут вызывать выпадение хлопьев, затруднить проведение технологических процессов обработки ма­сел, ухудшить качество получаемых на их основе лакокрасочных материалов. Присутствие белковых веществ приводит к значитель­ному потемнению масла при его нагреве до температуры выше 200 °С, а иногда и к его коагуляции. Для удаления нежелательных примесей и нежировых компонентов масла подвергают очистке различными методами.

Отстаивание — выдерживание сырого растительного масла в отстойниках при 35—45 °С. При этом выпадение в осадок меха­нических примесей происходит через 5 или более сут, а белковых веществ — примерно через год. Длиїельность этого метода очистки привела к его постепенному вытеснению. .

Т идратация — обработка масел водой для удаления нежи­ровых гидрофильных веществ и примесей. Метод гидратации осно­ван на поглощении водой нежировых примесей, набухании и выпа­дении их из гидрофобного масла в виде хлопьев, увлекающих нахо­дящиеся в масле фосфатиды, белковые, слизистые и частично кра­сящие вещества. Для различных масел варьируют количество добавляемой воды — 1—10% (масс.) и температурный режим про-‘ цесса. При гидратации льняного, рыжикового, рапсового и куку­рузного. масла для хорошего отделения примесей процесс проводят при 60—65 °С, соевого масла — 65—70 °С, а для подсолнечного и большинства других масел — при 45—50 °С.

Адсорбционная рафинация и отбелка — адсорби­рование нежировых компонентов масел на поверхности частиц активированных земель. Процесс отбелки протекает при непрерыв­ном перемешивании смеси при 90—95 °С и остаточном давлении 50—60 м. м рт. ст. В отличие, от химических методов рафинации метод адсорбции, как и метод гидратации, не вызывает заметного химического изменения триглицеридов обрабатываемого масла.

Кислотная рафинация — обработка сырого масла сер­ной, соляной или другими кислотами при температуре не выше 30 °С и тщательном перемешивании с последующим отделением выпавших в осадок слизистых и других нежировых примесей.

Щелочная рафинация — обработка масла 5—10%-ными растворами щелочей при температуре 60—100 °С, в результате ко­торой в осадок выпадают не только слизистые вещества, но и сво­бодные жирные кислоты в виде солей (мыла).

Комбинированный способ рафинации — последо­вательное проведение операций фильтрации, термообработки, механической и химической очистки масел. При получении лаково­го масла применяют комбинированный способ очистки, включаю­щий операции гидратации, щелочной рафинации, адсорбционной отбелки и фильтрации.

■’…… …

Свойства. Свойства масел, в частности способность их к высы­ханию, зависят прежде всего от их химического состава, способа получения и степени очистки.

Способность масла к высыханию определяется соотношением входящих в состав триглицеридов остатков насыщенных и ненасы­щенных жирных кислот и степени их ненасыщенное™, характери­зуемой йодным числом, а также наличием сопряженных двойных связей, способствующих более быстрому высыханию, чем несоп­ряженные (изолированные) связи.

Состав масел находится в определенной зависимости от клима­тических условий и типа почвы, на которой произрастает маслич­ное растение. Установлено, что масличные растения в северных районах по сравнению с аналогичными растениями южных райо­нов дают масла с более высокими йодными числами и ускоренным высыханием. —

Высыхающие масла содержат в своем составе в основном ос­татки ненасыщенных жирных кислот и в небольшом количестве остатки насыщенных жирных кислот, а невысыхающие масла, на­оборот, в основном состоят из триглицеридов насыщенных кислот.

Жирнокислотный состав растительных масел приведен в табл. 4.2.

Термообработка масел до температур, не вызывающих деструк­цию, так же-, как введение ускорителей высыхания (сиккативов) и некоторых металлосодержащих пигментов (свинцовые белила, свин­цовый сурик) значительно ускоряют высыхание масел. Введе­. ние сажи и некоторых органических веществ (фенолы, амины), наоборот, замедляют высыхание масел. Ускорение высыхания ма­сел на воздухе происходит под действием света (ультрафиолето­вых лучей). Влага воздуха замедляет высыхание масел. Масляные покрытия горячей сушки обладают большей стойкостью к воздей­ствию воды, чем покрытия холодной сушки.

Цвет и прозрачность масел зависят от способа получения и от их состава. Масла холодного прессования отличаются более свет­лым цветом, чем горячего прессования; экстракционные масла менее прозрачны и чисты, чем масла, полученные прессованием. Масла с повышенным содержанием ненасыщенных кислот обра­зуют покрытия, склонные к пожелтению.

В процессе хранения масла склонны к прогорканию, вследствие их окисления кислородом воздуха с образованием альдегидов и других продуктов окисления. Окисление масла может привести к его самовоспламенению. .

К характерным свойствам масел относится их способность к омылению при действии щелочей; при этом образуются соли жир­ных кислот (мыла) и глицерин.

Масла нерастворимы в воде и в спирте (за исключением касторового масла), но хорошо растворимы в ряде растворителей: толуоле, сольвенте, эфире, хлороформе и других. В уайт-спирите растворимы все масла, кроме касторового.

Масло

Арахисовое

Горчичное

Касторовое

Кедровое

Кокосовое

Конопляное

Кукурузное

Кунжутное

Льняное

Ляллеманцевое

Маковое

Оливковое

Ореховое

Ойтисиковое

Перилловое

Подсолнечное

Рапсовое

Рыжиковое

Сафлоровое

Соевое

Сурепное

Тунговое

Хлопковое

Для масел характерны низкие кислотные числа (0,5—5). Мас­ла с повышенным кислотным числом высыхают медленно,, а в присутствии пигментов, обладающих основными свойствами, могут образовывать мыла, вызывающие желатинизацию красок при хра­нении. При воздействии кислот и ферментов, а также при обработ­ке масел водой при высоких температурах под давлением проис­ходит гидролиз масел с расщеплением на жирные кислоты и гли­церин. При нагревании плотность масел падает примерно на 0,0007 г/см3 на каждый градус, а теплоемкость масел при этом уве­личивается примерно с 0,4—0,5 при 20 °С до 0,65—0,75 кал/г-моль при 280—290 °С. Температура вспышки масел находится в преде­лах 190—235 °С.