Развитие и значение целлюлозных лаков
Жирные масла, натуральные смолы, натуральные битумы, большое число и растительные красители минералов еще в прежние времена использовались в качестве лакокрасочного сырья, но целлюлозу для данной цели стали применять только в двадцатом веке.
Многие главные сведения о химических особенностях целлюлозы, которая обширно распространена в природе как главное вещество растительной и животной ткани, были известны еще в первой половине XIX века. Но взять из нее сырье, пригодное для практических целей, удалось лишь во второй половине того же XIX века.
Незадолго до середины столетия, в следствии обработки азотной кислотой веществ, содержащих целлюлозу, в первый раз был взят взрывчатый и горючий продукт (1833 г. Браконно, 1845 г. Шенбайн, 1846 г. Отто). Тогда же ставились испытания по получению из целлюлозы неестественных волокнистых веществ (1855 г. Ауде-мар). Изобретателем неестественного шелка из нитроцеллюлозы вычисляют Шардоне (1884 г.).
Шелк, названный его именем, пережил эру расцвета во многих европейских государствах, но эра эта продолжалась недолго благодаря развития бронзово-аммиачного и вискозного способов производства неестественного волокна.
Целлулоид, содержащий нитроцеллюлозу с камфорой, которая помогает желатинирующим пластификатором, был в первый раз предложен Гиаттом в 1870 г..
Начало использование нитроцеллюлозы в лакокрасочной индустрии относят примерно к 1880 г. в то время, когда была установлена пригодность касторового масла в качестве пластификатора. Патент, выданный в 1882 г. Стивенсу на использование в качестве растворителя амилацетата, можно считать приблизительно началом применения и производства нитролаков. Десятью годами позднее был выдан патент Крейну, по имени которого названа смесь растворителей для цапонлака.
Эти патенты не давали еще возможности взять лак в современном понимании, поскольку используемые в то время органические растворители, к примеру эфир, ацетон, амилацетат и спирт, не снабжали получения безукоризненной пленки. «Раствор коллодия» использовался сначала лишь как лечебный препарат.
Интенсивное развитие производства нитролаков было обусловлено положением, создавшимся в 1918 г., в то время, когда появился вопрос о необходимости рационального применения громадных послевоенных запасов нитроцеллюлозы в виде пироксилина. Лакокрасочная индустрия неспешно освоила начала и этот продукт накапливать опыт в области его применения. Скоро были изобретены низковязкие сорта нитроцеллюлозы, создавшие более благоприятные предпосылки для производства лаков.
Практически в один момент шло развитие большой химической индустрии, которая начала поставлять много растворителей, а позднее и пластификаторов.
Ацетилцеллюлоза была изобретена позднее нитроцеллюлозы, в частности в 1865 г. Шютценбергером. В 1894 г. Кроссу и Бивену был выдан патент на производство тетраацетилцеллюлозы как негорючего заменителя нитроцеллюлозы. Только позднее Эйхенгрюн и Беккер в 1901 г., и Ост в 1906 г. установили, что аце-тилированный продукт есть не тетраацетилцеллюлозой, а триацетилцеллюлозой.
Свойства ацетилцеллюлозы не в полной мере соответствовали требованиям, предъявляемым к заменителю нитроцеллюлозы; особенно это относилось к недостаточной ее растворимости. Исходя из этого использование ацетилцеллюлозы было ограничено производством неестественного волокна. Способы лучшего ее применения были открыты лишь в следствии работ Майльса (1904 г.), Эйхенгрюна, Беккера и Гунтруна (1905 г.), каковые взяли растворимый продукт омылением ацетилцеллюлозы до гидроацетилцеллюлозы.
К этому же времени относится кроме этого и появление заглавия Целлит, данного этому продукту компанией бывш. Friedrich Bayer в Эльберфельде. Изготовляемые из Целлита целлоновые лаки в первый раз были обширно использованы в самолетостроении для окраски ткани, используемой для обтяжки крыльев.
Так протекал в общем процесс развития индустрии целлюлозных лаков. За эти приблизительно 50 лет, прошедших от начала и до современного уровня производства целлюлозных лаков, выявились разные главные положения, каковые позволяют классифицировать все лаки на базе целлюлозы.
Лакокрасочник обязан в первую очередь обратить внимание на то, что на базе пр-оизводных целлюлозы, т. е. ацетилцеллюлозы и нитроцеллюлозы, в первый раз были взяты пленкообразователи либо лаковые базы, отличающиеся от ранее известных многими значительными чертами.
Около 1900 г. в качестве лаковых баз для связующих использовали лишь масла, смолы и другие подобные им продукты, к примеру асфальт и т. п. Но производные целлюлозы не были похожи на эти продукты. Новым в них было то, что изготовленные из них растворы образовывали пленку в следствии физического процесса подсыхания, так же как и узнаваемые в то время спиртовые лаки, но эти растворы имели еще только высокую вязкость. Растворы для нанесения кистью имели столь незначительное содержание нелетучей части, что однослойное их нанесение не снабжало нужной толщины пленки.
Как все это было ново для собственного времени, видно из следующего сопоставления.
Жирные высыхающие масла, к примеру льняная олифа, при окраске разбавляются только мало либо совсем не разбавляются и содержат нелетучей части ~90%.
Спиртовые лаки, асфальтовые лаки и т. п. узнаваемые в то время лакокрасочные материалы для нанесения кистью содержат нелетучей части – 50%.
Растворы коллоксилина в то время при кистевой консистенции содержали нелетучей части лишь
Само собой очевидно, что столь большая отличие в содержании нелетучей части определяла не только технику применения этих лаков, но и их экономичность. Для получения пленки требуемой толщины такие лаки необходимо было наносить несколькими слоями, что весьма редко делалось при применении вторых известных в то время лакокрасочных материалов. Необходимость наносить целлюлозные лаки несколькими слоями частично обесценивала преимущества, создаваемые их стремительным высыханием.
Разумеется, что такие лаки, названные цапоновыми (из нитроцеллюлозы) и целлоновыми (из ацетилцеллюлозы), возможно было использовать лишь для особых целей.
Увеличение содержания нелетучей части в нитроцеллюлозных лаках сделалось настоятельной необходимостью.
В соответствии с этим были созданы низковязкие сорта нитроцеллюлозы. Но взять из них удовлетворительного качества раствор получалось не в любых ситуациях. Исходя из этого предстоящее развитие производства нитроцеллюлозных лаьов пошло По другому пути и заключалось в добавке к раствору нитроцеллюлозы смол, высокопроцентные растворы которых имеют так низкую вязкость, что их возможно наносить кистью.
В следствии добавки смол удалось взять нитроцеллюлоз-ные лаки с содержанием нелетучей части 20 и более процентов. Такие композиции со смолой приводили к необходимости введения кроме этого и пластифицирующих компонентов, придающих эластичность пленке с громадным содержанием смолы. Полученные так лаки возможно уже разглядывать как настоящие целлюлозные лаки, причем с позиций экономики удачнее использовать нитроцеллюлозу, чем ацетилцеллюлозу.
Отличие в технических преимуществах пленок целлюлозного лака, составленного с позиций того времени безупречно, и простого масляного лака была во многих отношениях столь большой, что, конечно, должно было появиться желание добиться возможности скомбинировать оба типа лаков. Но ни нитроцеллюлоза, ни ацетилцеллюлоза как в жёстком виде, так и в виде раствора фактически совсем не совмещаются с жирными маслами. Во многих случаях в целлюлозный лак удается ввести столь маленькие количества масла, что они не оказывают решающего влияния на уровень качества лака.
Исходя из этого открытие в середине двадцатых годов способа модификации Глицерофталевых смол жирными маслами было для производства целлюлозных лаков выдающимся успехом. Снова созданные типы смол на базе синтетических глицерофталевых композиций и натуральных жирных масел, именуемые сейчас алкидными смолами, модифицированными маслом, открыли новую эру в производстве нитролаков, которая еще и на данный момент не утратила собственного значения. Действительно,%лкидные смолы, модифицированные маслом, прекрасно совмещаются по большей части с нитроцеллюлозой; лаки же на простых эфирах и ацетилцеллюлозе целлюлозы владеют этим свойством в намного меньшей степени. * от
Практически все модифицированные маслом алкидные смолы совмещаются с нитроцеллюлозой в произвольных количественных соотношениях. Так в нитролак косвенным методом вводят жирное масло, действующее как пластифицирующий и повышающий уровень качества лака компонент. о Скоро были взяты модифицированные маслом смолы и на другой базе, и выбор смол для производства так называемых комбинированных лаков стал больше.
Действительно, содержание нелетучей части в таких комбинированных нитролаках фактически чуть ли больше, чем в упомянутых выш„ простых нитролаках, не содержащих смолы, но введение модифи» цированных смол во многих отношениях так повышает уровень качества лака, что их возможно без всяких ограничений вводить в лаки, к каким предъявляются повышенные требования.
Улучшение качества целлюлозных .паков на этом, в общем, заканчивается, в случае если лишь в ближайщее время не откроются новые возможности, каковые на данный момент запрещено еще предвидеть.
В лакокрасочной индустрии достаточно значительную роль играются кроме этого лаки, которые содержат совсем маленькое количество нитроцеллюлозы либо ацетил целлюлозы, причем в некоторых случаях так приобретают лаки, владеющие особенными особенностями.
Целлюлозные лаки возможно подразделить на следующие главные типы, не учитывая бессчётных переходных форм:
1. Цапоновые лаки. Растворы в основном высоковязкого коллоксилина в растворителях, без смол, в нужных случаях с пластификаторами. В качестве пластификатора прежде использовали касторовое масло, а на данный момент используют один либо пара синтетических пластификаторов.
2. Фактически целлюлозные лаки. Растворы нитро-, ацетил- и несложных эфиров целлюлозы в сочетании с растворами натуральных либо синтетических безмасляных смол, и с пластификаторами. К этому типу лаков относятся нитроцеллюлозные, ацетилцеллюлозные, бензилцеллюлозные и этилцеллюлозные лаки.
3. Комбинированные лаки. Растворы в основном нитроцеллюлозы, реже ацетил простых эфиров и целлюлозы целлюлозы в комбинации с растворами маслосодержащих смол и, в случае если необходимо, с добавкой безмасляных пластификаторов и смол.
4. Лаки вторых видов с малым содержанием нитроцеллюлозы или других производных целлюлозы.
В этих четырех групп вероятно большое число вариантов, благодаря которым свойства лака возможно изменять практически любым образом. Благодаря этого нельзя провести правильной границы между лаковыми материалами и целлюлозными лаками на другой базе. Возможно кроме того заявить, что между особенностями целлюлозных и других лаков имеет место постоянный переход. Это относится к высыханию, твердости, эластичности, адгезии, глянцу, качеству поверхности и т. п.
По крайней мере характерная черта лаков на базе производных целлюлозы светло видна. Она содержится в том, что лаки, составленные в основном на базе производных целлюлозы (от 1 до 4 группы), высыхают в основном в следствии физических процессов и характеризуются относительно высокой вязкостью содержащегося в них производного целлюлозы, благодаря чего приходится ограничивать содержание в них нелетучей части (не считая лаков тёплого распыления).
В приведенном ниже схематическом сопоставлении лаков целлюлозные лаки занимают определенное место.
Благодаря свойственных им разнообразных особенностей целлюлозные лаки за последние десятилетия взяли не меньшее распространение, чем другие типы лаков. Разнообразие способов их нанесения—кистью, пульверизацией, окунанием, наливом и т. п.— кроме этого содействовало проникновению целлюлозных лаков во все области применения лакокрасочных материалов. Благодаря этого целлюлозные лаки (и особенно нитролаки) принадлежат на данный момент к главным лакокрасочным материалам.
Для пояснения используемых в данной книге терминов нужно указать на следующее.
Раньше основной целью обработки поверхности было закрепление на ней цветного тонкоизмельченного природного продукта. Дабы по возможности прочно закрепить на поверхности небольшие частицы этого продукта, требовалось еще так именуемое связующее. В качестве таких связующих использовали высыхающие растворы смол и жирные масла. В первом случае связующее, воображало собой продукт, жидкий по собственной природе, во втором—раствор жёсткой смолы в растворителе.
Так, высыхающее жирное масло есть однородным связующим, складывающимся из одного вещества, а раствор смолы—связующим, складывающимся из двух компонентов—жёсткого и жидкого.
В практике лакокрасочного производства нет достаточно правильного определения для обозначения таких понятий, как связующее, лаковая база, содержание жёсткой части и т. д.
