Исследование лаков (жидких продуктов)

Категория:
Целлюлозные лаки


Исследование лаков (жидких продуктов)

Исследование готового жидкого лакокрасочного материала до-его нанесения производят преимущественно химическими методами, поскольку при их помощи удается получить необходимые данные. Физические методы при исследовании жидких продуктов имеют сравнительно ограниченное применение.

Химические методы исследования

При химическом исследовании продукт нужно, в первую очередь, разделить на три основные составные части: лаковую основу (производное целлюлозы, смолу, пластификатор), пигмент (органический и неорганический) и растворитель.

Содержание растворителя определяется сравнительно легко— испарением.

Содержание пигментов определяется значительно труднее. Сжиганием и последующей прокалкой можно получить остаток,, состоящий в основном из пигментов и наполнителей, но часто пигмент после прокалки имеет уже не первоначальный химический состав. Большое число неорганических пигментов и почти все органические при прокалке разлагаются и претерпевают изменения, которые делают невозможным точное определение их количества в исследуемом продукте. Это относится, прежде всего, к карбонатам (кальция, свинца и т. д.), сульфидам (цинка, кадмия, ультрамарину и т. д.) и к большому числу других соединений, особенно органических. Когда требуется точно определить природу и количество пигмента в краске, нужно пигмент выделить из краски центрифугированием, что в большинстве случаев, однако, не удается (особенно в присутствии веществ, предупреждающих оседание пигмента). Можно попытаться выделить пигмент также добавкой определенных растворителей, причем пигмент осаждается и может быть легко отделен от жидкой части. В этом методе кроется много источников ошибок, поэтому точные данные получаются только при очень аккуратной работе.

Содержание лаковой основы определяется по разности между весом исследуемого продукта и количеством летучих составных частей, а также пигментов с наполнителями.

Такими определениями можно установить содержание в лакокрасочном материале летучих составных частей, лаковой основы и пигментов. Результаты таких исследований оказываются достаточно точными только в очень редких случаях и могут быть использованы лишь для сравнения различных материалов. В большинстве случаев бывает нужно получить данные о составе каждого из этих трех компонентов. В этом и заключаются главные трудности химического анализа лакокрасочного материала.

Летучие составные части можно подвергнуть анализу определенными методами. За последнее время появилось много исчерпывающих статей и книг, посвященных таким методам анализа.

Исследование смеси пигментов и наполнителей производят обычными методами неорганической химии. Для анализа такой смеси предполагается поэтому основательное знание неорганической химии.

Наибольшие затруднения (частью непреодолимые) возникают при точном исследовании лаковой основы. Классические методы неорганической и органической химии во многих случаях оказываются для этих целей непригодными и получить представление о составе этих материалов иногда удается только в результате применения большого числа аппаратов, затраты большого количества времени, материалов и при наличии специальных знаний. О возможностях применения таких методов в последнее время появилось несколько работ, в которых приводятся исходные данные для таких исследований.

Особые трудности при исследовании красок возникают, когда в пигментной части цветных красок присутствуют органические пигменты в виде пигментных красителей или красителей (в прозрачных лаках). Сводных данных о методах исследования таких составных частей нет ни в одном из современных трудов. Есть только несколько более крупных трудов, в которых методу анализа уделено некоторое внимание.

Правда, исследование органических пигментов и красителей, находящихся в краске, бывает нужно только в очень редких случаях.

Физические методы исследования

Эти методы, называемые большей частью технологическими испытаниями, заключаются при исследовании целлюлозных лаков в определении вязкости, метода нанесения, оседания пигмента, цвета, запаха, дисперсности пигмента, образования пленки, однородности и укрывистости.

Вязкость

Определение вязкости производится (если речь идет о получении обычных ориентировочных данных) так называемой воронкой. В Германии для этой цели Применяют стандартизованную несколько лет тому назад воронку (DIN 53211), имеющую точно определенные размеры и изготовляемую из пластической массы или легкого металла. На практике ее чаще называют просто «воронкой Форда», потому что первоначально форма воронки была предложена Фордом (США). Сначала эта воронка поступала в продажу с сильно колеблющимися размерами и только в настоящее время она стандартизована. У очень большого числа воронок сопла можно менять. Для большинства определений применяют сопло с диаметром 4 мм.

Позднейшие исследования О. Мерца [88] показали, что продажные воронки DIN не все одинаковы и дают иногда сильно различающиеся показания.

Для более точных определений вязкости следует применять вискозиметры. Из большого числа различных систем наиболее известными являются вискозиметры: Гепплера, Уббелоде-Гольде, Кохиуса, доктора Кемпфа и др.

Количество различных систем вдскозиметров, выпущенных в продажу за последние годы, сильно возросло. Исчерпывающее сопоставление испытанных типов вискозиметров приводится в некоторых работах, опубликованных в специальной литературе.

Для исследования целлюлозных материалов эти вискозиметры имеют второстепенное значение. Это относится и к разработанным в последние годы приспособлениям для непрерывного определения вязкости во время химической реакции.

Метод нанесения

Метод нанесения целлюлозных красок зависит не только от их вязкости, по и от структурных свойств жидкого продукта, называемых «консистенцией». Консистенция целлюлозных красок находится между двумя крайними состояниями: маслоподоб-ным, называемым «коротким» или «тиксотропным», и текучим, называемым «длинным» или «тянущимися нитями». Большинство окрасочных материалов характеризуется состоянием средним между этим крайними. В зависимости от метода нанесения консистенция материала должна быть ближе к одному из этих крайних состояний.

Лакокрасочный материал для нанесения пульверизацией должен быть не слишком «длинным», т. е. не тянуться нитями, но его консистенция в то же время не должна быть слишком близка к состоянию «тиксотропии».

Лакокрасочный материал для нанесения окунанием должен быть в известной степени текучим для того, чтобы он хорошо и равномерно стекал с окрашиваемых изделий при их извлечении из ванны.

Проверка пригодности выбранного для окраски метода производится практической пробой на окрашиваемом изделии. В особых случаях консистенцию можно определять более точно, например, вискозиметром для определения структурной вязкости. Для определения способности лакокрасочного материала тянуться нитями точных методов пока нет.

Оседание пигмента

Осадок в эмали может образоваться или в виде мягкого, легко размешиваемого слоя, или в виде твердой, едва размешиваемой массы; во втором случае его надо рассматривать как серьезный фактор, понижающий качество эмали. Осадок в виде легкоразме-шиваемого слоя не создает в работе никаких затруднений. В последнее время разработан прибор, с помощью которого можно определить тенденцию эмали к образованию осадка. Действие этого прибора основано на погружении в эмаль особого тела. Но этот прибор еще не выпущен в продажу. Разработанный в последнее время прибор для определения характера осадка (так называемые весы Глазурит) работает по совершенно другому принципу.

Для определения характера образовавшегося осадка до сих лор пользовались очень простым методом, состоящим в многочасовом хранении эмали без встряхивания, с последующим определением характера осадка размешиванием. Такое определение субъективно, недостаточно точно и дает удовлетворительные результаты только при сравнительных испытаниях, так как чувство правильной оценки исследователь приобретает лишь при сравнении целой серии образцов.

Цвет

В большинстве случаев для определения цвета пользуются уже -высохшей пробной окраской, но в некоторых случаях приходится •определять цвет и жидкой эмали. Особых приборов для определения цвета жидких эмалей до сих пор не существует.

Иначе обстоит дело с определением цвета непигментирован-ных лаков. Цвет непигментированиых лаков можно определять по иодометр и ческой шкале. Этот метод за последние годы стал пользоваться некоторым успехом. Он не является в настоящее время ни обязательным, ни международным и применяется не всегда, но его часто применяют для определения цвета смол и их растворов. Чаще применяется цветовой стандарт департамента земледелия США и колориметрическая шкала Гарднера. Применяемая в Германии иодометрическая шкала показывает, сколько миллиграммов свободного иода содержится в 100 мл раствора иода в водном растворе иодистого калия, когда цвет, такого раствора совпадает с измеряемым цветом. Измеряемый цвет и цвет йодного раствора сравнивают в слое толщиной 10 мм.

В связи с этим следует указать также на метод измерения цвета, который был опубликован комиссией по стандартам в качестве проекта DIN 5033 в октябре 1953 г. В этом проекте подробно изложены характеристики цветов, спектральные методы исследования, методы сравнения, методы определения цвета и все относящиеся к этому вопросу понятия и методы.

Запах

Запах является свойством, присущим жидкому материалу. При нанесении лакокрасочного материала запах ощущается очень сильно, затем постепенно исчезает. Некоторые растворители долго удерживаются рядом целлюлозных лаков. Такие лаки сохраняют продолжительное время запах, который неприятен и после высыхания лака. Это относится главным образом к лакам, содержащим полимеризационные смолы. Запах высохшей пленки указывает на наличие в ней остатка растворителя.

Недопустимым в целлюлозных лаках считается слишком высокое содержание хлорированных углеводородов, бензола, метилового и бутилового спиртов. По предписанию санитарной инспекции, кроме того, содержание бензола и хлорированных углеводородов ограничивается. Недавно цо этому вопросу в Германии были изданы новые постановления.

Для определения соответствия состава смеси растворителей существующим законоположениям и особым соглашениям поставщика и покупателя приходится делать химический анализ.

Дисперсность пигмента

Дисперсность пигмента оказывает большое влияние на поверхностные свойства нанесенной эмали. Определение дисперсности пигмента целесообразнее производить в жидкой эмали до ее нанесения. Для установления степени дисперсности пигмента в жидком продукте существуют различные методы, а именно: метод определения остатка на сите и определение величины частиц гриндометром.

Первым методом устанавливается количество пигмента, остающееся на сите с отверстиями определенной величины.

Обычные сита для определения дисперсности пигментов имеют 6600, 10000, 12300 или 16 900 отв/см2. Кроме того, применяют и сита с промежуточным числом отверстий.

Фирма Baumeister о. Н. G. (Штуттгарт) изготовляет следующие сита.

Требования, предъявляемые к дисперсности пигмента, зависят от рода и качества эмали. В некоторых случаях дисперсность пигмента можно считать достаточной, если на сите с 6600 отв/см2 его остается не более 0,5%. К эмалям более высокого качества часто предъявляют требование, чтобы на сите с 10 000 отв/см2 практически совсем не оставалось остатка. Подробные сведения и условия определения дисперсности пигментов имеются в условиях на поставку лакокрасочных продуктов в армию США.

Для определения остатка на сите навеску эмали берут на чистое, высушенное и взвешенное сито и промывают ее на сите растворителем до тех пор, пока краска с основным количеством пигмента не пройдет через отверстия сита. Погружая сито в растворитель, удаляют последние остатки эмали и на сите остаются только грубые частицы пигмента. Высушенное сито взвешивают и определяют процентное содержание частиц пигмента, которые из-за своих размеров не смогли пройти через сито.

Другой метод определения дисперсности пигмента основан на применении так называемого гриндометра. Гриндометр представляет собой плоскошлифованную металлическую пластинку, посередине которой имеется клинообразная выемка, углубляющаяся от одного конца к другому. В углубление наливают эмаль и затем проводят по поверхности пластинки металлическим скребком, снимая таким образом избыток краски. После этого большей частью ясно видно, на каком месте углубления выступают частицы пигмента. Клинообразное углубление снабжено делениями, показывающими его глубину по всей длине.

Недавно был разработан усовершенствованный и простой прибор для определения дисперсности частиц пигмента. Он состоит из двух пластинок зеркал)него стекла, двух сильных пружинных скоб и нескольких сменяемых калибров известной толщины. Исследуемая эмаль наносится на пластинку, на одном конце которой лежит выбранный калибр. Пластинку с краской покрывают второй пластинкой и сильно прижимают ее скобами к первой пластинке. Выдавившийся на края избыток краски удаляют и затем снимают скобы. При растягивании пластинок в разные стороны образуются два полуклина, на поверхности которых выделяются более грубые частицы пигмента. Равенство обоих клиньев и, следовательно, совпадение результатов, полученных по обеим пластинкам, было подтверждено измерениями.

Другие методы определения степени дисперсности частиц пигме’нтов применяются реже. Данные о таких методах приведены в соответствующей литературе.

Образование пленки

Так как целлюлозные лаки или совсем не содержат, или содержат только незначительное количество веществ, высыхающих в результате химических процессов, то в большинстве случае? на их поверхности не образуется пленок. Специальных методов для определения склонности краски »*образованню пленок до сих пор нет. В присутствии больших количеств пленкообразователя, высыхающего в результате химических, процессов, применяют специальные вещества, предупреждающие образование пленок.

Однородность

Эмаль считают однородной, когда она не содержит- комков, нитей и грубых частиц. Проверку однородности эмали производят пробной накраской. Присутствие в целлюлозной эмали лоскутов пленки мало вероятно.

Укрывистость

Часто укрывистость эмали нужно определить количественно.

Для этого можно применить криптометр Пфунда — прибор, по шкале-которого можно определить, при какой толщлне слоя эмаль начинает укрывать.

Более простой метод определения укрывистости заключается в том, что поверхность, на которой имеется черная полоса, несколько раз окрашивают испытуемой эмалью и определяют, при каком числе слоев черная полоса становится невидимой.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум