ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Предисловие к английскому изданию из "Лакокрасочные материалы и покрытия теория и практика" Уже давно я чувствовал необходимость написания книги, которая помогла бы выпускникам учебных заведений, начинающим работать в лакокрасочной промышленности, использовать полученные теоретические знания в прикладной науке и технологии производства лакокрасочных материалов и покрытий. Хотя по технологии издано много прекрасных книг, насколько мне известно, отсутствуют монографии, посвященные научным основам химии и физики покрытий. Многие из стандартных технологических руководств в настоящее время устарели (и не издаются), поэтому представлялась оправданной попытка написания книги, которая, я надеюсь, восполнит существующий пробел. Тем не менее, не без колебаний я решился на издание, охватывающее такую сложную технологию. Эта область знаний настолько широка, что редко признанный эксперт в одном из ее аспектов будет чувствовать себя достаточно уверенным в другом. Поэтому мне казалось, что один автор не справится с задачами, поставленными перед данным изданием, и я обратился к друзьям и коллегам, работающим в промышленности, с просьбой написать отдельные главы по проблемам, в которых они имели все необходимые знания и опыт. К счастью, мне удалось получить согласие на участие в написании книги наиболее квалифицированных специалистов с большим опытом работы в лакокрасочной промышленности. [c.6] Однако из-за ограниченного объема книга не могла быть всеобъемлющей. Поэтому мне пришлось принять такую ее структуру, которая бы позволила уделить больше внимания вопросам физики красок и физической химии дисперсий по сравнению с большинством других подобных книг. Это же послужило причиной сокрсицения объема (а иногда и глубины) описания отдельных технологий. Например, если главы, посвященные окраске автомо- билей и строительным лакокрасочным материалам, представлены довольно подробно, глава о красках общего промышленного назначения изложена кратко с целью проиллюстрировать многообразие предъявляемых промышленностью требований и те проблемы, которые приходится решать в связи с этим технологам при производстве лакокрасочных материалов. [c.6] Следует отметить, что кроме авторов в издание этой книги внесли вклад и другие участники. Я хотел бы поблагодарить доктора Гордона Феттиса, научного руководителя отдела красок фирмы Ай-Си-Ай, миссис Милли Коэн (Ай-Си-Ай) и миссис Катю Слэттерн (Бристольский университет), напечатавшим большую часть рукописи. [c.7] Предполагают, что первобытные люди о огоаляли первые краски около 25 000 лет тому назад. Они были охотниками и жителями пещер и, очевидно, под влиянием вдохновения на каменных стенах своих пещер делали наброски животных, на которых охотились, и раскрашивали их. Создавая эти образы, люди, вероятно, думали, что их власть над добычей возрастет. [c.8] Химический анализ пещерных рисунков, обнаруженных в Аль-тамире (Испания) и Ласкауксе (Франция), показывает, что основными пигментами, которые использовали художники времен палеолита, были оксиды железа и марганца. Они обеспечивали получение трех основных цветов, найденных в большинстве пещерных картин, а именно черного, красного и желтого, наряду с промежуточными оттенками. Возможно, использовались также уголь после сжигания древесины, желтый карбонат железа и мел. Странно, что в Ласкауксе, где естественная окраска камня использовалась как бледный фон, нет и следов применения белого пигмента, который в наше время является наиболее широко используемым. Однако белые пигменты встречаются в некоторых доисторических картинах в Африке. [c.8] Эти зем. яные пигменты измельчали в тонкий порошок пестиком в ступке. Считают, что в качестве ступок использовали природные камни с углублениями, а кости служили пестиками, о чем свидетельствовали находки таких предметов, окрашенных пигментами. Порошкообразные пигменты, по-видимому, смешивали с водой, костным мозгом, животными жирами, яичным белком или с растительными сахарами и получали краски. Их наносили тыканием пальца или с помощью примитивных тампонов или кистей из волос, меха животных или мха. Пещерные рисунки сохранились потому, что они располагались глубоко внутри пещер, входы в которые впоследствии оказались плотно закрыты. Эти краски обладают очень плохой долговечностью, а связующие служили просто для того, чтобы приклеить пигменты к стенам пещер. [c.8] Греки и римляне в период между 600 г. до н. э. и 400 г. н. э. почти наверняка знали, что лакокрасочные покрытия могут выполнять как защитные, так и декоративные функции при окраске объектов. В это время начали использовать лаки на основе высыхающих масел. Однако только в XIII в. хорошие защитные свойства высыхающих масел начали признавать в Европе. В средневековье многие картины, особенно на дереве, защищали лакированием. Лаки приготовляли растворением соответствующих смол в горячем льняном, конопляном или ореховом маслах, которые со временем склонны к потемнению. [c.9] К концу XVIII в. спрос на краски всех типов возрос до такой степени, что стало экономически выгодно организовывать производство лаков и красок для продажи. В 1833 г. Дж. В. Нэйл рекомендовал производителям в целях безопасности при производстве лаков и красок всегда иметь при себе помощника Никогда не делай ничего в спешке или небрежно... Нервные или робкие люди не годятся ни в производители, ни в помощники наибольшее число несчастных случаев происходит вследствие спешки, страха или опьянения . Это предостережение является свидетельством увеличения как масштабов производства, так и опасностей использования открытых реакторов для производства лаков. [c.9] Ускорение научно-технического прогресса, начиная с XVIII в. до настоящего времени, оказало растущее влияние на производство лаков и красок. Берлинская лазурь — первый искусственный пигмент, химизм получения которого был понят — открыта в 1704 г. Использование скипидара в качестве растворителя красок впервые описано в 1740 г. Металлические сиккативы для ускорения высыхания растительных масел начали применять в 1840 г. [c.10] Основа химии формальдегидных смол заложена в период между 1850 и 1890 гг., хотя они не применялись в красках вплоть до двадцатого века. Подобно этому в 1877 г. было открыто, что нитроцеллюлозу можно сделать безопасной для применения в качестве пластиков или пленок путем пластификации ее камфорой, однако только после первой мировой войны ее начали использовать в значительных количествах в производстве красок. Настоятельная необходимость их применения была вызвана массовым производством автомобилей. Огромные количества нитроцеллюлозы производили для взрывчатых веществ во время войны. В конце войны с уменьшением потребности во взрывчатых веществах для нитроцеллюлозы необходимо было найти другое применение массовое производство автомобилей обеспечило необходимый рынок. Война ускорила использование открытий химии и рост химической промышленности. Появились новые цветные синтетические пигменты и красители, а в 1918 г. начали использовать новый белый пигмент, диоксид титана, который должен был полностью заменить свинцовые белила. Диоксид титана при первоначальном применении в красках повысил белизну и укрывистость, или кроющую способность красок, однако он же вызывал более быстрое разрушение лакокрасочных покрытий вследствие его фотоактивности. Последующие исследования позволили преодолеть эту проблему и разработать современные пигментные формы диоксида титана, которые можно применять в любых лакокрасочных композициях без опасения ухудшить эксплуатационные свойства покрытий. [c.10] Последующие главы этой книги будут в основном посвящены рассмотрению прогресса в лакокрасочной промышленности, который наблюдался в XX в., и особенно в последние 50 лет, когда произошли наибольшие изменения. [c.10] Лакокрасочные покрытия выполняют двоякую функцию. Они обеспечивают удовлетворение эстетических требований, выполняют защитные функции, или и те и другие одновременно. Например, при окраске автомобилей лакокрасочное покрытие должно улучшить внешний вид автомобиля, то есть придать ему цвет и блеск, а если корпус изготовлен из малоуглеродистой стали, то оно должно обеспечить и защиту от коррозии. Если же корпус изготовлен из стеклопластика, тогда функция покрытия будет только декоративной. Существуют очень веские экономические причины, по которым лучше окрашивать только наружную поверхность изделий, например из пластмасс, вместо окраски во всем объеме за счет использования пигментированных материалов при их изготовлении. Преимущества применения лакокрасочных покрытий особенно ясны в тех случаях, когда необходимо иметь широкий набор цветовых эффектов. Эта тема будет рассмотрена в главах, посвященных лакокрасочным материалам и покрытиям целевого назначения (гл. 8—11). [c.11] Очень часто грунтовка должна обеспечить защиту от i oppo-зии. Поэтому при использовании по стальным подложка/vi она должна содержать в своем составе химически активный антикоррозионный пигмент. Коррозионная защита может быть достигнута дополнительно другими методами, в частности химической обработкой подложки. Поэтому обычно технология получения покрытий включает предварительную химическую обработку металла, главным образом алюминиевых или железных подложек. Последние наиболее часто обрабатывают фосфатным раствором, который обеспечивает образование кристаллического фосфатного слоя. Поэтому последующий слой грунтовки наносится на кристаллический неорганический слой, а не прямо на чистую поверхность металла. [c.13] Поверхносд-и редко бывают тем, чем кажутся. За исключением благородных металлов, на поверхности почти всех других металлов, по которым наносятся покрытия, находится не собственно металл, а оксидный слой. Поэтому чистота поверхности может быть неизвестна. Так как состояние поверхности сильно влияет на адгезионную прочность лакокрасочного покрытия, очень важно иметь это в виду. Поскольку больщинство поверхностей загрязнены и качество их не всегда одно и то ж , необходимо, чтобы лакокрасочные материалы и получаемые покрытия не были очень чувствительны к загрязнениям и непостоянству состава поверхностей. Такие материалы должны допускать присутствие на поверхности различных загрязнений в умеренных количествах их часто называют устойчивыми к загрязнениям ( robust ). Однако это не означает, что промыщленные технологические процессы окраски не требуют предварительной обработки поверхностей, например, обезжиривания и упомянутой выще химической обработки. [c.13] В табл. 1.1 представлен состав красок и указаны назначения основных компонентов. [c.14] В последующих специальных главах будет показано, что наличие каждого из компонентов не обязательно ео всех красках. Например, краски для глянцевых покрытий не содержат наполнителей, которые являются грубодисперсными неорганическими частицами. Последние используются в красках для матовых покрытий, например в автомобильной промышленности. [c.14] М сляносмоляные связующие. Их получают нагреванием растительных масел с природными смолами, такими как канифоль, ископаемые смолы, например, копалы и смола каури. Они могут также включать фенольные смолы, модифицированные маслами. В значительной степени масляносмоляные связующие были вытеснены алкидными и подобными им смолами, но многие из них могут обеспечить качество покрытий, сравнимое с получаемым с помощью современных связующих, особенно в специфических областях применения, таких как краски промежуточного слоя для строительных покрытий. Они труднее поддаются стандартизации по сравнению с конденсационными полимерами и менее удобны для современного промышленного производства. [c.16] К полиуретанам также относятся двухупаковочные составы для окраски промышленных изделий и ремонтной окраски, в которых отверждение достигается в результате взаимодействия между свободными изоцианатными группами одного из компонентов с гидроксильными группами другого. Преимущества уретановых масел и уралкидов обусловлены стойкостью уретановой связи к гидролизу. В красках для декоративных покрытий с целью обеспечения максимального срока службы общепринято использовать связующие из смеси жирного алкида и уралкида. [c.17] Вернуться к основной статье