Лако-красочные материалы — производство

Смолы — важнейшая составляющая часть лаков. Лаки, содержа­щие смолы, образуют глянцевые покрытия с повышенной твердо­стью, стойкие к действию влаги, кислот, щелочей. Природные смо­лы, представляющие собой сложные химические соединения, не растворяются в воде и по-разному относятся к различным раствори­телям (спиртам, эфирам, бензолу и др.). По происхождению смолы подразделяются на естественные (природные) и искусственные. В состав природных смол входят различные соединения: спирты, смо­ляные кислоты, сложные эфиры — соединения смоляных кислот со спиртами, индифферентные вещества — «резены». Свойства смол определяются количественным соотношением этих составляющих. Например, большое содержание смоляных кислот делает смолу практически непригодной для изготовления лаков, из которых про­изводят эмалевые краски. Это обусловлено тем, что при смешении пигмента с такими «кислыми» лаками смоляные кислоты реагируют с металлом или его оксидом, входящим в состав пигмента, образуя нерастворимые в лаковых растворителях соли (мыла), что обуслов­ливает загустевание тертых красок. Естественные смолы — это копа­лы, шеллак, канифоль.

Копалы. Копаловые смолы (ископаемые) обладают высокой твердостью, высокой температурой плавления, глянцем, слабой рас­творимостью в обычных растворителях. Извлеченные из земли копа­лы покрыты плотной коркой. Ее удаляют либо механическим, спосо­бом, либо обработкой щелочью. Очищенный копал затем сортируют по твердости, цвету и величине кусков. Копалы добывают в Индии, Африке, Южной Америке, Австралии. Их залежи обнаружены на Кавказе и Дальнем Востоке.

Шеллак. Шеллак получают из гуммилака, образующегося в ре­зультате жизнедеятельности насекомых, питающихся соком лакового дерева, которое произрастает в Индии, путем кипячения в горячей воде. При этом отмывается вещество, окрашивающее гуммилак. Смо­ла отливается в виде тонких пластинок желтого цвета. Ее температура плавления 110—115°С.

Шеллак применяют для получения спиртовых лаков, политур, сургучей.

Пленки шеллачных лаков обладают хорошей механической проч­ностью, водостойкостью и способностью полироваться. Благодаря электроизоляционным свойствам шеллак можно применять при изго­товлении изоляционных лаков.

Канифоль (гарпиус). Канифоль добывают из смолы хвойных де­ревьев (сосны, ели, пихты) подсочным или экстракционным методом.

При получении канифоли подсочным методом у дерева перере­зают кору и несколько слоев древесины. Из разрезов начинает со­читься бесцветная, пахучая, липкая жидкость — живица (терпентин), затвердевающая на воздухе. При нагревании живицы выделяется ски­пидар и остается хрупкая стекловидная смола — канифоль. На качест­во канифоли влияет способ подсочки, время сбора живицы и режим отгонки скипидара.

Экстракционный метод заключается в следующем: сосновые пни измельчают в щепу, помещают в экстракционные аппараты и обраба­тывают бензином, который извлекает из щепы канифоль и скипидар. Экстракционная канифоль легче подсочной, поскольку в ней содер­жатся остатки растворителя.

Канифоль применяется в производстве лаков, в мыловарении, в бумажной и других отраслях промышленности.

Канифоль по химическому составу — это смесь смоляных кислот (абиетиновых и пимаровых). Кислотное число канифоли 150— 180 мг КОН/г, йодное число 170-207 г 12 на 100 г вещества, темпе­ратура размягчения 65-75°С.

Канифоль нерастворима в воде, хорошо растворяется в щелочах, этиловом спирте, эфире, бензоле, петролейном эфире, ацетоне, ски­пидаре, маслах и других растворителях.

Канифоль в чистом виде из-за высокого кислотного числа и срав­нительно низкой температуры размягчения мало применяется в лаках. Пленки из чистой канифоли хрупкие и липкие. Для снижения кислот­ности канифоль подвергают специальной обработке, в результате ко­торой получают эфиры канифоли и соли (резинаты цинка, кальция, марганца и др.).

Глицериновый эфир канифоли. В результате взаимодействия ки­слот канифоли с глицерином образуется глицериновый эфир канифо­ли, кислотное число которого не должно превышать 15-30 мг КОН/г. Обычно при получении эфира канифоли избыток глицерина должен составлять 1-2%: на 9,5-10 кг канифоли берут 11-12 кг глицерина.

Процесс ведут следующим образом: канифоль загружают в реак­тор, снабженный обратным холодильником, и нагревают до 200- 225°С до расплавления. Затем постепенно добавляют глицерин,

Повышая температуру до 270-280°С. Пробы отбирают через каждые полчаса. Готовность продукта проверяют путем определения кислот­ности канифоли. По окончании процесса получения эфира канифоли температуру в реакторе повышают до 305°С для удаления свободного глицерина (глицерин уменьшает водостойкость).

Для снижения кислотного числа к эфиру прибавляют 0,5-1% га­шеной извести при температуре процесса 220-240°С.

Эфир канифоли применяется для приготовления различных ла­ков; он хорошо растворяется в масле, скипидаре, бензине, сольвент — нафте и других растворителях.

Пентаэритритовый эфир канифоли. 100 кг канифоли нагревают до 150-170°С, затем прибавляют 11-12 кг пентаэритрита и при посто­янном перемешивании постепенно повышают температуру до 260- 280°С; смесь выдерживают при этой температуре 7-8 ч в токе инертно­го газа. Процесс контролируют по кислотному числу. Готовый сплав. (кислотное число не выше 15 мг КОН/г) выливают на противни. Тем­пература размягчения смолы 90-100°С. Она растворяется на холоду в этилацетате, а при нагревании — в маслах и уайт-спирите.

Продукты взаимодействия канифоли и малеинового ангидрида. Продукты взаимодействия канифоли или ее эфиров применяют для повышения твердости и блеска лаковых пленок.

100 кг канифоли нагревают в реакторе до 150°С и при перемеши­вании добавляют 3,5 кг малеинового ангидрида. Выдерживают при 150°С в течение 1,5-3 ч. В зависимости от соотношения исходных веществ получают продукты с кислотным числом от 20 до 110 мг КОН/г, температура плавления ниже 100°С.

Эти смолы применяют в производстве спиртовых лаков и в лаках на основе эфиров целлюлозы.

Резинат кальция. Резинат кальция получают обработкой — канифоли гашеной известью Са(ОН)2. При этом абиетиновая кислота, входящая в состав канифоли, реагирует с кальцием, образуя соль — резинат кальция. Качество резината зависит от качества канифоли, качества и количества гашеной извести и условий проведения процесса. Для получения резината кальция 100 кг канифоли расплавляют в реакторе и при 150°С при пере­мешивании постепенно добавляют 7,5 кг гашеной извести. Затем темпера­туру повышают до 240°С и выдерживают не менее 0,5 ч. По окончании реакции (капля на стекле прозрачная) нагрев прекращают, дают сплаву остыть и при температуре 150-160°С выливают его на противни.

Резинат кальция применяют при производстве дешевых лаков для неответственных покрасок.

Температура размягчения резината кальция 135-145°С, кислотное число 60-75 мг КОН/г, поэтому лаки, приготовленные на резинате кальция, загустевают медленнее, чем канифольные лаки.

Резинат цинка получают сплавлением канифоли с окисью цинка при 180-200°С. Окись цинка (цинковые белила) берут не более 5% от массы канифоли, предварительно хорошо высушивают и растирают с льняным маслом. Сплав свертывается в густую массу, которую охла­ждают, размалывают и употребляют в виде порошка, растворяющего­ся в льняном масле. Резинат цинка обладает большей твердостью и водостойкостью, чем резинат кальция.