Связующ ие невод ны х составов

РАСТИТЕЛЬ НЫ Е МАСЛА

Основными пленкообразующими компонентами масля- ных художественных красок являются растительные мас- ла, получаемые при переработке семян некоторых расте- ний.

Основой всех растительных масел являются глицериды жирных кислот ( 94 — 9 8 % ) , свободные насыщенные и не- насыщенные жирные кислоты ( 1 — 2 % ) , неомыляющиеся (0,5 — 1 %) и белковые вещества (0,5 % ) .

Содержание в масле ненасыщенных жирных кислот характеризуется йодным числом, показывающим, какое

количество йода ( % ) может присоединит ь к себе масло из специально приготовленног о раствора. Чем выше по- казатель йодного числа, тем лучше способность к пленко- образованию и короче срок высыхания.

Показатель йодного числа в растительных маслах

Тунговое 150— 176

Л ьняно е 170 — 200

К онопляно е 160 — 175

Подсолнечное 119 — 144

Рыжиковое 133 — 155

Соевое 138— 144

Маковое 131 — 143

К укурузное 111 — 131

Хл опковое 101 — 116

Касторовое 82 — 86

Масла с повышенным содержанием ненасыщенных кислот образуют пленки, склонные под воздействием аг- рессивной среды к изменению цвета (пожелтению) и по- тере прозрачности (помутнению).

Масла нерастворимы в воде и спирте (за исключе- нием касторового), но хорошо растворимы в органи- ческих растворителях.

Характерной особенностью растительных масел явля- ется их способность к полимеризации, т. е. к уплотнению при температуре нагревания до 280 — 30 0 ° С без доступа воздуха. В результате полимеризации масла значительно улучшают свои физико-химические свойства: быстрее вы- сыхают, повышается их прочность и эластичност ь

Получение масел.В настоящее время масла из семян или из плодов деревьев получают в результате холодного или горячего прессования, а также экстракцией раствори- телями.

При первом способе очищенные от оболочки и измельченн ые семена (мятка) подвергают прессованию без дополнительног о подогрева.

Получение масел вторым способом заключается в подо- греве и увлажнении мятки в пропиточно-увлажнительном шнеке с последующей термообработкой при температуре 75 — 8 0 °С в жаровне пресс-форм. Одновременно выполня- ется отжим масла из полученной таким образом мезги.

Экстракционный способ получения масла сводится к экстрагированию масла из предварительно очищенных и измельченн ых растворителем (бензином или нефтяными углеводородами с температурой кипения 60 — 8 0 ° С) семян, после чего удаляют растворитель из обезжиренного ос- татка в шнековом испарителе.

Масла, полученные первым способом, отличаются от последних значительно меньшим содержанием белковых и красящих веществ, что объясняет их более светлый цвет и использование главным образом для приготовле- ния художественных масляных красок.

Улучшения качества получаемых масел можно до- биться применяя для удаления из них нежировых при- месей, красящих и белковых веществ, различные методы очистки.

Отстаивание.Полученное растительное масло помещают в специальные отстойники при 35 — 4 0 ° С. При этом меха- нические примеси выпадают в осадок через 5 сут и более. При более длительном отстаивании, примерно в течение одного года, в осадок выпадают и белковые вещества. В настоящее время этот метод почти не применяется из- за длительности процесса.

Гидратация.Этот метод предусматривает обработку мас- ла водой. В результате происходит набухание и выпадение из масла нежировых примесей в виде хлопьев. Для получе- ния высокого качества продукции процесс очистки произ- водят при температуре 40 — 7 0 °С, количество добавляемой воды — от 1 до 10 %.

Кислотная рафинация.В основе этого метода очистки ле- жит взаимодействие кислот (серной, соляной и др.) с при- месями масла, в результате чего образуется осадок в виде слизистых и нежировых веществ. Протекание про- цесса очистки желательно при температуре не более 30 0 С и тщательном перемешивании.

Цвет и прозрачност ь масел зависят от способа их по- лучения, очистки, а также в значительной степени и от их состава. Лучшими в этом отношении являются масла хо- лодного прессования.

В зависимости от способности образовывать после вы- сыхания пленку, представляющую собой продукт окисле- ния масла, масла делятся на четыре группы.

Первую группу составляют масла типа льняного. Срав- нительно быстро высыхая, они образуют твердую, элас- тичную, прочную, нерастворимую в органических раствори- телях пленку. К этой группе масел относятся льняное, ореховое, конопляное, тунговое и др.

Льняное масло.Это быстровысыхающее масло, от свет- ло-желтого до коричневого цвета. Срок высыхания на воздухе (образование пленки) при температуре (20 ± 2 ) ° С без добавления сиккатива — 6 — 9 сут.

Льняное масло служит эталоном. В сравнении с ним

рассматриваются различные свойства и характеристики других видов масел. Этим и объясняется широкое при- менение его для получения красочных составов.

Д ля улучшения качества льняного масла его подверга- ют одному из видов обработки:

полимеризации (см. с. 28);

оксидированию — термической обработке при темпера- туре 110 — 140 ° С с продувкой воздухом (уплотнение про- текает значительно быстрее, но качество получаемого мас- ла ху ж е) ;

эпоксидированию — обработке масла при температуре 80 °С в среде ароматического растворителя (толуола, кси- лола, надуксусной или надмуравьиной кислоты).

Очищенное льняное масло применяется для живопис- ных работ, а обычное — для приготовления олиф, алкид- ных и других маслосодержащих смол. Жирные кислоты льняного масла также широко применяются для получе- ния синтетических пленкообразующих (алкидных, урал- кидных, эпоксиэфирных, низкомолекулярных полиамид- ных).

Ореховое масло.Это масло светло-желтого цвета. Срок высыхания сырого масла на воздухе 8 — 1 2 сут. Обра- зовавшаяся при этом пленка плавится при температуре 118 ° С . Для предотвращения этого масло полимеризуют. Применяют в лакокрасочной промышленности для приго- товления художественных красок и получения олиф.

К онопляно е масло.Имеет светло-коричневый цвет с зе- леноватым оттенком. По качеству конопляные масла мало уступают льняным и считаются их заменителями. Хорошо полимеризуется и оксидируется, уплотняясь медленнее льняного.

Тунговое масло.Это масло темно-желтого цвета, с резким неприятным запахом, токсичное. Высыхает на воз- духе при температуре (20 ± 2 ) ° С без добавления сиккатива за 2 — 4 сут, т. е. значительно быстрее льняного, образуя твердую матовую пленку с «морозным узором», устранить который можно предварительной термической обработкой его при температуре 120 °С, а такж е с помощью добавок льняного или другого масла. При этом отвердение про- исходит от подложки к поверхности. Пленка под воздейст- вием воздуха приобретает хрупкость. После полимериза- ции тунговое масло образует твердые, глянцевые пленки с повышенной (относительно других масляных пленок) стойкостью к воздействию воды, щелочей и растворителей. В чистом виде в лакокрасочной промышленности не ис-

пользуется. Для получения алкидных смол и олиф его предварительно смешивают с льняным.

Вторую группу представляют масла типа макового. Способность их к образованию пленок значительно ниже, чем масел первой группы: более длительные сроки высыха- ния, образовавшаяся пленка частично растворима в орга- нических растворителях, при высоких температурах раз- мягчается и плавится. К этой группе масел относится маковое, подсолнечное, соевое и др.

Маковое масло.Бесцветное или бледно-желтое масло. Относится к типу полувысыхающих. Образует не склонные к пожелтению покрытия, которые, однако, обладают срав- нительно низкой эластичностью и прочностью. Используют в производстве художественных красок, а в смеси с высы- хающими маслами — для получения олиф.

Подсолнечное масло.Это масло от светло-желтого до темно-желтого цвета. Высокое содержание кислот (олеи- новой и линоленовой) обусловливает низкую способность к высыханию и образованию пленок, плавящихся при тем- пературе 85 — 9 0 ° С. В лакокрасочной промышленности в чистом виде не используется. Для приготовления олиф, ал- кидных смол и других маслосодержащих пленкообразу- ющих его смешивают с льняным маслом.

Третью группу составляют масла типа оливкового. Они полностью не высыхают.

Кедровое масло.Это масло светло-желтого цвета. Раст- воримо в ацетоне, амиловом спирте, петролейном эфире, а при нагревании в этиловом спирте и бензоле. Кедровое масло (рафинированное) применяют для получения алкид- ных смол. Для получения олиф его смешивают с одним из видов высыхающих масел.

Четвертую группу составляют масла типа касторового.

Они не высыхают и не образуют пленки.

Касторовое масло.Бесцветные или светло-желтые мас- ла. Относятся к группе невысыхающих. Характерная осо- бенность — повышенная вязкость. Растворяются в этило- вом спирте и не растворяются в углеводородах. Основное применение — в качестве пластификатора для нитрата целлюлозы. В результате дегидратации эти масла приоб- ретают способность к высыханию на воздухе.

ОЛИФЫ

Для получения красочных составов удобонаносимой консистенции к ним прибавляют разбавители: олифы,

лаки, скипидар, сольвент, уайт-спирит и другие летучие растворители (в зависимости от вида красочного состава) . Олифыявляются основным связующим веществом и раз-

бавителем густотертых масляных красок.

Олифы бывают натуральные, полунатуральные, искус- ственные и комбинированные.

Олифа натуральная — продукт обработки (варки) расти- тельных высыхающих масел путем нагревания их до 200 °С. По виду применяемог о растительного масла олифа носит название льняной, конопляной, тунговой и др. Наибольшее распространение получили первые два вида натуральной олифы. Применяют также смеси различных натуральных олиф. При варке в олифу для ускорения сроков ее высыха- ния и образования пленки добавляют различные стимули- рующие вещества — сиккативы. Наиболее часто в качестве сиккативов применяют окиси, перекиси и соли свинца, кобальта, марганца и др. Сиккативы вводят в олифу в строго ограниченном количестве, так как избыток их вы- зывает повышенную хрупкость и ускоренное разрушение Красочной пленки. При применении различных видов сик- кативов следует учитывать назначение вырабатываемой олифы.

Пленки натуральной олифы, образующиеся после вы- сыхания, обладают максимальной прочностью, пластич- ностью и стойкостью против атмосферных воздействий. Этими свойствами и объясняется широкое применение на- туральных олиф для выполнения наружных и внутренних художественно-оформительских работ.

В зависимости от цвета красок применяют ту или иную натуральную олифу. Например, приготавливая белые крас- ки и краски светлых тонов, следует применять льняную олифу, поскольку конопляная значительно темнеет и мо- жет загрязнить светлую краску.

Цветовые качества олифы характеризуются показа- телями йодометрической шкалы (для льняной этот пока- затель не менее 489, для конопляной — не менее 1820), а такж е такими показателями, как отстой, кислотное число, йодное число, число омыления.

Важное качество олифы — вязкость, так как с ней связана ее удобонаносимость. При большой вязкости олифы красочный состав трудно распределит ь тонким сло- ем по окрашиваемой поверхности, при малой вязкости он может стекать с наклонных и вертикальных поверхностей. Вязкость определяют специальной воронкой, для натураль- ных олиф она должна быть 4 — 5 с.

Скорость высыхания олифы — также важный показа- тель ее качества. Высыханием называют процесс, при ко- тором жидкая олифа, нанесенная тонким слоем на стек- лянную поверхность при испытании, затвердевает и пре- вращается в пленку. Различают две стадии высыхания: высыхание «от пыли» (момент образования тончайшей поверхностной пленки) и высыхание полное (момент об- разования сплошной, достаточно прочной пленки по всей толщине нанесенной олифы). Такая пленка способна противостоять механическим и атмосферным воздейст- виям. При соскабливании ее острым ножом получают прозрачные эластичные стружки.

Нужно сказать, что термин «высыхание» здесь приме- нен не совсем точно. Правильнее было бы сказать «от- вердение», так как пленка олифы отвердевает вследствие окисления ее кислородом воздуха, сопровождаемого поли- меризацией. Причем масса ее не уменьшается (как при всяком высыхании), а, наоборот, несколько увеличивается вследствие окисления. Срок высыхания натуральных олиф

«от пыли» — 12 ч, а полного высыхания — 24 ч при темпе- ратуре (20 ± 2 ) °С.

Полунатуральную олифу получают путем обработки рас- тительных масел полимеризацией или оксидирование м; в некоторых случаях масло дополнительно обрабатывают серой.

Для придания полученным вязким продуктам жидкой консистенции их разбавляют органически ми раствори- телями (скипидар, уайт-спирит, сольвент и др.), содержа- ние которых не должно превышать 45 %. Пленки полуна- туральной олифы, затвердевающие после высыхания, от- личаются от пленок натуральной меньшей толщиной, большими твердостью и водостойкостью, однако они менее эластичны. По долговечности пленка полунатуральн ых олиф значительно уступает пленкам натуральных из-за уменьшения пластичности при испарении легколетучих растворителей.

Наибольшее применение получили полунатуральн ые олифы двух видов:

о л и ф а п о л и м е р и з о в а н н а я ИМС (Институт минерального сырья) — продукт уплотнения льняного или конопляного масла нагреванием;

о л и ф а о к с о л ь — продукт уплотнения льняного или конопляного масла продуванием воздуха при нагрева- нии в присутствии сиккатива. В продажу она поступает трех марок: оксоль В — на основе льняного масла; оксоль

CM — смесь льняного или конопляного масла (70 %) с под- солнечным (30 % ) ; олифа ПВ — с подсолнечн ым или сое- вым маслом.

В практике оформительских работ эти олифы наиболее употребляемы, так как они сравнительно быстро высыхают вследствие содержащихся в них органических раствори- телей (до 45 % ) .

Олифа искусственная (или синтетическая) в отличие от натуральной и полунатуральной не содержит растительных масёл или содержит их не более 35 %. Ассортимент этих олиф достаточно велик. Для работ по художественному оформлению рекомендуются следующие виды искусствен- ной олифы:

о л и ф а а л к и д н а я (глифталевая) — продукт, по- лученный при взаимодействии растительных масел (до 35 % ) , глицерина и фталевого ангидрида с добавлением сиккатива с последующим разбавлением органическим растворителем до необходимой консистенции. Содержание растворителей не должно превышать 50 % общей массы олифы. Применяют ее для приготовления красок, при ра- боте по металлу, дереву и подготовленной оштукатуренной поверхности. Для работы в сырых помещениях исполь- зовать эту олифу не рекомендуется;

о л и ф а с и н т о л о в а я — продукт окисления керо- сина кислородом воздуха с последующим растворением его в растворителе органического происхождения при повышенной температуре. Используют эту олифу для под- готовки поверхностей и выполнения работ только внутри помещений, для наружных работ ее не применяют;

о л и ф а с л а н ц е в а я , изготовленная и з продуктов окисления сланцевых масел, растворенных органически ми растворителями. Она обладает резким неприятным за- пахом, что ограничивает ее применение внутри помещений. Пленка этой олифы недостаточно прочная и подвержена воздействию растворителей, что также сокращает область ее применения;

о л и ф а с о л е в а я , называемая также карбоноль, представляет собой раствор алюминиевых и кальциевых солей органических кислот в уайт-спирите или в других органических растворителях. Применяют ее только для внутренних работ.

Используют синтетические олифы для приготовления красочных составов темных цветов.

Кроме вышеназванных существуют еще так называ- емые комбинированные олифы — это растворы в уайт-спи-

рите смеси оксидированных масел с обезвоженными мас- лами и сиккативом. После высыхания эти олифы образуют довольно прочные пленки. Используют их как для наруж- ных, так и для внутренних работ.

СМОЛЫ

Смолы — природные или синтетические соединения, ко- торые растворяются в определенных растворителях.

Природные смолы — канифоль, шеллак, даммара — име- ют вид кремово-коричневых камушков или красноватых чешуек.

К а н и ф о л ь получают из живицы путем отгонки скипидара. В чистом виде она практически не применя- ется. Для использования ее обрабатывают глицерином. Продукт этой обработки и служит исходным сырьем для приготовления лаков и красок. Лаки высокого качества, применяемые в основном для художественно- живописных работ, получают из смолы фисташкового дерева.

Ш е л л а к — это натуральная смола, выделяемая мо- лодыми побегами некоторых растений. Его используют для приготовления спиртовых лаков и политур. Кроме спирта шеллак растворяется в щелочах и растворах буры, образуя при этом водяные лаки, которые применяются как фиксативы для работ, выполненных карандашом, углем и пастелью.

Синтетические смолы — полиэфирные, формальдегид- ные, виниловые, эпоксидные — существуют в виде густых пластических соединений или стекловидных масс, которые растворяются под действием различных растворителей. Без добавлений пигментов или красителей эти растворы образуют различные лаки, а с добавлениями — красочные составы. Синтетические смолы придают образованным на их основе составам свойства, которые нельзя получить, применяя природные смолы, например повышенную термо- химическую стойкость, прочность образующейся пленки. Этим и объясняется их широкое применение.

М е л а м и н о - ф о р м а л ь д е г и д н ы е с м о л ы совместно с алкидными и соответственными пигментами образуют красочные составы как для наружных , так и для внутренних работ.

К р а с о ч н ы е с о с т а в ы н а о с н о в е э п о к - с и д н ы х с м о л используются в основном для работ внутри помещений, так как под воздействием солнечных лучей они со временем желтеют.

П о л и в и н и л а ц е т а т н ы е с м о л ы позволили широко применять для внутренних работ составленные на их основе составы, создающие матовые пленки.

П ек , б и т у м , г у д р о н — продукты переработки химического и каменноугольног о сырья. В соединении с ор- ганическими растворителя ми они образуют защитные лаки, однако обладают невысокими декоративными свой- ствами, что снижает их использование в оформительских работах.

Н и т р о ц е л л ю л о з а — белое, волокнистое вещест- во, получаемое в результате обработки целлюлозы смесью серной и азотной кислот. Она является основным мате- риалом для производства нитролаков и нитроэмалей, не- достаток которых — высокая воспламеняемость.