headerphoto

Сушка и образование пленки


   По мере высыхания краски на основе образуется прочная пленка. Свойства этой пленки зависят как от технологических свойств ЛКМ, так и от предварительной обработки поверхности (очистка, обезжиривание), а также от состава ЛКМ и способа ее нанесения.
Сушка краски на основе может проводиться физическим способом (1-3) или химическим (4):
1. Испарение органических растворителей из красок, содержащих растворители.
2. Испарение воды из водоосновных красок.
3. Охлаждение полимерных расплавов (порошковые покрытия).
4. Реакция между веществами с низкой молекулярной массой и другими пленкообразующими веществами, имеющими среднюю или низкую молекулярную массу (полимеризация или структурообразование) с образованием макромолекул.

   Физический способ сушки. Физический способ сушки, в основном, применяется к краскам, где в качестве пленкообразующего вещества используются полимеры с высокой молекулярной массой, такие как нитроцеллюла, эфиры целлюлозы, хлоркаучук, винилкаучук, полиакрилаты, сополимеры стирола, термопластические полиэфиры и полиамиды, а также сополимеры полиолефинов. с»ти вещества придают пленке хорошую гибкость и прочность, так как они обладают большой молекулярной массой. Температура стеклования этих веществ должна примерно соответствовать комнатной температуре для того, чтобы обеспечить твердость и сопротивление царапанию. При использовании этих полимеров пленка может образовываться из растворов или эмульсий на основе органических растворителей или воды, из которых растворитель или вода испаряются, оставляя после себя химически стойкую полимерную пленку.

   Процесс образования пленки можно ускорить с помощью сушки при повышенных температурах (искусственная сушка). Физически высыхаемые краски с содержащимся в них растворителем имеют низкий сухой остаток в силу того, что молекулярная масса пленкообразующих веществ относительно велика. Повышение содержания сухих веществ осуществляется диспергированием пленкообразующих веществ в воде (дисперсные растворы, эмульсии) или в органических растворителях (Неводные Дисперсные Растворы или НДР-системы). Пленки, образующиеся из ЛКМ, высыхаемые физически, особенно те, которые формируются из растворов, весьма чувствительны к воздействию растворителей (растворение или набухание). К физически высыхаемым краскам также относятся многие порошковые ЛКМ, которые содержат термопластичные пленкообразующие вещества. В этих случаях образование пленки происходит в результате нагревания порошка, нанесенного на подложку, до температуры, превышающей точку плавления порошка, что обеспечивает образование герметичной полимерной пленки.

   Пластизоли и органозоли являются особым случаем среди систем с физическим способом сушки. У них пленкообразующие вещества состоят из мелкодисперсного поливинилхлорида или термопластичного полиметакрилата, находящихся в виде дисперсии в пластификаторах. Органозоли также содержат некоторое количество растворителя. Во время сушки при повышенных температурах частицы полимера разбухают в пластификаторе. Этот процесс известен как гелеобразование.

   Химический способ сушки. Краски, высушиваемые химическим способом, содержат компоненты, которые вступают в реакцию друг с другом в процессе сушки, образуя макромолекулы с поперечными связями. Эти пленкообразующие вещества имеют относительно низкую молекулярную массу, поэтому при их растворении можно получить вещества с высокой твердостью и низкой вязкостью. В некоторых случаях возможно применение химического способа сушки жидких красок, не содержащих растворители. Химическая сушка может происходить в результате полимеризации, полиприсоединения и поликонденсации.

   Когда для отверждения используется принцип полимеризации, реагирующие компоненты соединяются, образуя пленкообразующее вещество, например, ненасыщенные полиэфиры с мономерами стирола или акрилата. В этом случае один компонент часто ведет себя по отношению к другому как растворитель, что приводит к образованию покрытий с низким содержанием летучих веществ. Поперечные связи могут возникать при комнатной температуре (холодное отверждение) или под воздействием облучения.

   При высушивании методом полиприсоединения низкомолекулярные химически активные полимеры, такие как алкидные смолы, насыщенные полиэфиры или полиакрилаты, вступают в реакцию с полиизоцианатами или эпоксидными смолами, образуя макромолекулы с поперечными связями. Поскольку эта реакция может происходить при комнатной температуре, реакционноактивные компоненты должны быть смешаны непосредственно перед нанесением краски. Период времени после смешивания компонентов, в течение которого ЛКМ остается пригодным для работы, называется его жизнеспособностью. Такие покрытия, известные как двухкомпонент-ные покрытия, отличаются от однокомпонентных систем тем, что последние можно хранить месяцы или даже годы.

   Химическая блокировка одного из реакционноактивных компонентов, участвующих в процессе полиприсоединения (например, блокированные изоцианаты), позволяет получить систему, которая остается стабильной при комнатной температуре. Для разблокирования этого компонента требуется нагревание, после чего становится возможным образование поперечных связей. Краски горячей сушки такого типа используются в промышленности, этот принцип применяется и в порошковых покрытиях.

   Для сушки методом поликонденсации требуется применение катализаторов или воздействие высоких температур. Кислотно-катализируемые покрытия, хорошо известные как краски холодного отверждения, используются при производстве мебели, тогда как краски горячего отверждения и порошковые краски используются в промышленности и в автомобилестроении. В качестве пленкообразующих веществ применяются функциональные алкидные смолы, насыщенные и ненасыщенные полиэфиры, полиакрилаты в сочетании с полимочевиной, меламиновыми смолами или фенолоальдегидными полимерами. В процессе структурообразования высвобождаются: вода, спирты с низкими молекулярными массами, альдегиды, ацетали и другие летучие соединения.

   На практике предпочтение не отдается какому-либо одному методу сушки покрытий и красок. При использовании покрытий, содержащих растворитель и водные покрытия, отверждение которых происходит посредством нагревания, процесс физической сушки с испарением растворителя всегда предшествует химической сушке. В зависимости от состава пленкообразующей системы, физическая и химическая сушки могут происходить одновременно, а различные устройства для химической сушки могут проводить эти процессы как последовательно, так и одновременно, в зависимости от пленкообразующего вещества. Знание состава пленкообразующего вещества необходимо для расчета и ускорения процесса сушки нагреванием, облучением или добавлением катализатора.


Метки: Сушка и образование пленки