Нитролаки. состав. применение

Состав лака

В основе, как уже было отмечено, находится полимер – древесная или хлопковая целлюлоза высокого качества. Это вещество разводят специальной органической смесью, получая лаковые коллоксилины. В состав также вводят добавки:

• алкидные смолы, шеллак,
• аминоформальдегидные смолы,
• циклогексанон-формальдегидные смолы,
• винсол,
• канифоль.

Количество таких добавок может составлять разные пропорции с коллоксилином (до 1:1). Для придания раствору нужной консистенции в составе есть смесь растворителей – пропилацетат, этилацетат, эфиры уксусной кислоты, ксилол, толуол, различные спирты. В материале могут присутствовать нитропарафины, обязательно есть пластификаторы (кастероль, хлорпарафин, фосфаты и другие). Как видно, состав лака НЦ очень сложный и многокомпонентный.

Виды лаков для обработки древесины

Наиболее широкое применение получили составы для лакирования деревянных поверхностей. Лак для дерева предотвращает гниение материала при воздействии влаги, защищает от плесени и грибка и сохраняет красивую древесную фактуру, можно подчеркнуть и изменить цвет деревянной поверхности. Чтобы лак по дереву хорошо ложился на обрабатываемое изделие (панель, мебель, сувенир, напольное покрытие), рабочей жидкости нужно придать требуемую вязкость.

Разбавитель выбирают в зависимости от состава пленкообразователя. Средства бывают нескольких видов:

Алкидные. Компоненты – пентафталевая, глифталевая, алкидная, меламиноформальдегидная смола в сочетании с органическими растворителями и сиккативами. Алкидные лаки отличаются хорошей адгезией, влагостойкостью, нейтральностью к ультрафиолету.

Полиуретановые. Главный компонент – полимер полиуретан, соединенный со специальными химическими веществами. Отличаются высокой устойчивостью к истиранию, хорошо защищают древесину от попадания влаги, образуют прочную эластичную пленку.

Битумные. В состав входит битум в комбинации со смолами и маслами. После растворения и нанесения на деревянную поверхность оставляет слой черной пленки. Применяют для оформления изделий по технологии патинирования с эффектом искусственного состаривания.

Яхтные. Яхтный ЛКМ показывает высокую устойчивость при контакте с влагой, отличается большим сроком службы и прочностью. Яхтный лак устойчив к температурному воздействию и влиянию агрессивных сред. Яхтный лак используют для внутренних и наружных работ.

Масляные. Содержат растворы натуральных или синтетических смол, модифицированные растительными маслами с добавлением растворителей и сиккативов. После нанесения образуют прочную пленку желтоватого цвета.

Нитроцеллюлозные. В основе нитроцеллюлозных веществ содержится нитрат целлюлозы, растворенный в органических растворителях. Нитролаки быстро сохнут, хорошо защищают обработанную древесину от влаги, образуют на поверхности равномерную лаковую пленку.

Нефтеполимерные. Устойчивые к действию химических реагентов и моющих средств. Получают путем соединения нефтеполимерных смол с растворителями и модифицирующими добавками. Составы по дереву показывают высокую устойчивость к истиранию.

Особенности нитролака

Основа средства – высококачественная нитроцеллюлоза (искусственный полимер, структура которого очень похожа на волокна натуральной целлюлозы). Смесь готова к использованию. Сам лак быстро сохнет, а результат остаётся ровным, однородным, твёрдым.

В зависимости от состава НЦ лак бывает глянцевым, матовым, полуглянцевым. Защитная плёнка деревянной мебели имеет также декоративный эффект, но может разрушаться под воздействием высокой температуры и ультрафиолетового излучения. Средство также применяется для паркетных полов.

Надо наносить в несколько тонких слоёв.

Чтобы не допустить пересыхания состава, в него можно добавить растворитель (около 5% от общего количества лака), затем тщательно перемешать.

Производство (получение) нитролаков

Производство нитролака – многостадийный процесс, включающий в себя следующие этапы:

— растворение смол (отвержденных) и коллоксилина в растворителях органического происхождения, введение пластификаторов и смоляных растворов;

— типизация нитроцеллюлозного лака по основным показателям (содержание нелетучих веществ, растворителей, по вязкости и др.);

— процеживание, очистка готового продукта;

— фасовка лакокрасочного материала в тару.

Получение цветных и черных нитролаков требует дополнительных двух стадий технологического процесса: растворение органическим растворителем органического красящего вещества (родамин, нигрозин и другие), соединение красящего раствора с нитроцеллюлозным лаком.

В смеситель загружают растворители, пластификаторы, растворы смол. Перед подачей все взвешивается. Разрыхление и взвешивание коллоксилина проводят в другом помещении. Это объясняется довольно высокой степенью опасностью данного вещества, которое кроме нитролаков используется для изготовления взрывчатки. Коллоксилин легко воспламеняется и горит, не отличается высокой устойчивостью к воздействию света и тепла. Поэтому после разрыхления  коллоксилин фасуют в алюминиевые бочки либо герметичные прорезиненные мешки. Загрузка коллоксилина в смеситель проводится непосредственно из тары сквозь люк с сеткой из полосового  алюминия.

Для ускоренного растворения и однородности системы  все компоненты нитролака  загружают в стальной смеситель вертикального типа, соблюдая четкую последовательность: спирт и растворители, смола отвержденная (далее 30 – 40 минут происходит растворение смолы), активные растворители (смешение 2 — 4 часа), пластифицирующие добавки и смоляные растворы (тщательное смешение на протяжении одного – двух часов). Приготовление густых нитролаков лучше проводить в горизонтальных смесителях. Получение густых составов требует иной последовательности загрузки смесителя: спирт, разбавитель, смола, смоляные растворы, пластифицирующие добавки, коллоксилин, растворители активного типа.  Процесс растворения динитрата целлюлозы ведется при обычной температуре цеха, но в холодное время года смесь в смесителе необходимо подогревать горячей водой до температуры около 35 °С, т.к. растворители, которые поступают в систему,  очень холодные и не способны тщательно растворить все составные компоненты нитролака. Горячий пар не используется, т.к. подогрев происходит неравномерно, существует вероятность воспламенения и перегрева. О полном растворении коллоксилина судят по отсутствию прозрачных кристалликов на стекле.

В этом же смесителе поводится типизация нитроцеллюлозного лака. Обработанный спиртом, хорошо разрыхленный  коллоксилин определенной вязкости вводят в смесь, если нужно повысить содержание нелетучих компонентов либо сделать нитролак более густым. При этом, учитывая количество добавленного коллоксилина, вводят другие нелетучие компоненты, чтоб сохранить количественный состав лакокрасочного материала. Разжижения и уменьшения  нелетучих веществ  добиваются добавлением растворителей.  

Однородности и чистоты нитролака можно добиться двумя способами. Первый предусматривает использование очищенных составных компонентов, тщательный контроль, чтоб во время транспортировки к смесителю, загрузки  составные части не загрязнялись примесями. Второй  способ – это очистка уже готового продукта в центрифугах.

После типизации нитролак подают на участок фасовки. Зависимо от назначения, это могут быть различные бочки, мелкая тара, цистерны и т.п.

Это интересно: Как выбрать тонировочный лак?

Состав лака

В основе, как уже было отмечено, находится полимер – древесная или хлопковая целлюлоза высокого качества. Это вещество разводят специальной органической смесью, получая лаковые коллоксилины. В состав также вводят добавки:

• алкидные смолы, шеллак;
• аминоформальдегидные смолы;
• циклогексанон-формальдегидные смолы;
• винсол;
• канифоль.

Количество таких добавок может составлять разные пропорции с коллоксилином (до 1:1). Для придания раствору нужной консистенции в составе есть смесь растворителей – пропилацетат, этилацетат, эфиры уксусной кислоты, ксилол, толуол, различные спирты. В материале могут присутствовать нитропарафины, обязательно есть пластификаторы (кастероль, хлорпарафин, фосфаты и другие). Как видно, состав лака НЦ очень сложный и многокомпонентный.

Свойства материала

Важные достоинства средства состоят в легкости его нанесения, низкой стоимости и высоком качестве. Создаваемая пленка, в зависимости от конкретной марки, может быть:

• матовой;
• глянцевой;
• полуматовой, полуглянцевой.

Покрытие будет однородным, ровным, твердым, у него отличная адгезия с базой, оно хорошо шлифуется. Эксплуатировать изделия с таким покрытием следует при температуре +12…+60 градусов, при более высокой температуре лак будет быстро разрушаться. Материал идеально подходит для паркета и мебели (его часто называют паркетным или мебельным лаком), деревянного пола, дверей, сувениров и прочих изделий из древесины.

Применять указанные изделия можно внутри помещения, большинство видов лака не предназначено для наружных работ. Также к минусам средства можно отнести его небольшую физико-химическую стойкость, повышенную огнеопасность, высокую чувствительность к действию воды и солнечного света.

Недостатки

Чаще всего лак на основе нитроцеллюлозы применяется в мебельном производстве, где есть большие цеха с хорошей вентиляцией. За рубежом многие подвиды не используется в быту и на производстве, из-за резкого запаха фенолов и полиэфиров.

Лак НЦ, как любая другая продукция, имеет не только положительные характеристики, но и ряд недостатков, о которых важно знать:

• Пожароопасные смеси имеют едкий запах;
• Долго сохнут (некоторые подвиды остаются липкими несколько суток после нанесения);
• Смолистые полимеры в жидком виде чувствительны к влаге;
• Летучие вещества делают их нестабильными в плане времени полимеризации при разной температуре;
• Запах НЦ лака в помещении;
• Невысокий срок службы (до 3 лет).

Процесс обработки древесины имеет несколько этапов, а при нарушении технологии покрытие может образовать наплывы и морщиться. Нитролак НЦ 62 бесцветный используется как дополнительная защита изделий из дерева и металла. Резкий запах смущает потенциальных покупателей этого вида лака, например, когда подыскивают состав для самодельной мебели.

Лаки НЦ долго сохнут (некоторые подвиды остаются липкими несколько суток после нанесения).

Особенности нитролака

Основа средства – высококачественная нитроцеллюлоза (искусственный полимер, структура которого очень похожа на волокна натуральной целлюлозы). Смесь готова к использованию. Сам лак быстро сохнет, а результат остаётся ровным, однородным, твёрдым.

В зависимости от состава НЦ лак бывает глянцевым, матовым, полуглянцевым. Защитная плёнка деревянной мебели имеет также декоративный эффект, но может разрушаться под воздействием высокой температуры и ультрафиолетового излучения. Средство также применяется для паркетных полов.

Надо наносить в несколько тонких слоёв.

Чтобы не допустить пересыхания состава, в него можно добавить растворитель (около 5% от общего количества лака), затем тщательно перемешать.

Особенности нитролака

Основа средства – высококачественная нитроцеллюлоза (искусственный полимер, структура которого очень похожа на волокна натуральной целлюлозы). Смесь готова к использованию. Сам лак быстро сохнет, а результат остаётся ровным, однородным, твёрдым.

В зависимости от состава НЦ лак бывает глянцевым, матовым, полуглянцевым. Защитная плёнка деревянной мебели имеет также декоративный эффект, но может разрушаться под воздействием высокой температуры и ультрафиолетового излучения. Средство также применяется для паркетных полов.

Надо наносить в несколько тонких слоёв.

Чтобы не допустить пересыхания состава, в него можно добавить растворитель (около 5% от общего количества лака), затем тщательно перемешать.

Технические характеристики лаков

В зависимости от конкретной марки технические характеристики средств могут меняться. Лакировка проводится после изучения рекомендаций и оценки параметров конкретного средства.

Среди наиболее широко применяемых марок значатся три основные, рассмотрим их подробнее.

НЦ-62

Материал НЦ-62 применяется для декоративной отделки изделий, так как средство придает им привлекательный внешний вид. Может служить в качестве краски, так как выпускается в красном, фиолетовом, зеленом и других цветах. Кроме дерева, этим средством можно покрывать витрины из мозаики, иллюминационные лампы, изделия из стекла, металла, бумаги.

Характеристики:

• вязкость по прибору вискозиметр ВЗ-246 – 26–40 с,
• объем сухого остатка – 7–12%,
• качество покрытия – бесцветное, цветное, прозрачное, глянцевое,
• расход – 70–100 г/кв. м.

Для разбавления применяется растворитель № 646. Наносится лак в 1–2 слоя, причем надо добиться полного высыхания каждого слоя «на отлип».

НЦ-218

Этот лак применяется в основном для покрытия мебели, деревянных подоконников. Сохнет он очень быстро – не более часа при комнатной температуре

Важно, чтобы перед нанесением поверхность была ровной и сухой. При соблюдении всех рекомендаций покрытие прослужит около 10 лет

Отличительная особенность средства – добавленные в него особые антисептические компоненты, которые не допустят гниения древесины и появления в ней насекомых. Если покрыть им внутренние части шкафов, это защитит вещи от зацепок. Лак позволяет матировать поверхность изделия, придавая ей благородный вид.

Характеристики НЦ-218:

• вязкость по прибору вискозиметр ВЗ-246 – 50–85 с,
• доля сухого остатка – 30–34%,
• эластичность пленки на изгиб – 15 мм,
• ТМЛ – 0,2 у. е.,
• цвет – бесцветный.

НЦ-243

Средство НЦ-243 можно использовать для обработки любых деревянных предметов. Оно создает пленку желтоватого или розоватого оттенка, быстро сохнет, матирует, скрывает различные дефекты. Время сушки покрытия – час.

Основные параметры:

• светостойкость – 1 час,
• прочность покрытия по прибору М-3 – 0,4 у. е.,
• доля сухого остатка – 26–32%,
• ТМЛ – 0,2 у. е.,
• покрытие – ровное, без посторонних включений, оспин, морщин, кратеров.

Процесс нанесения нитролаков

Если покрыть нитролаком нужно маленькие детали, например, деревянные ручки, то проще всего опустить каждую деталь в ёмкость составом на несколько секунд, а затем достать, позволить лишнему лаку стечь обратно в банку. Если покрытое изделие нельзя положить, то его можно подвесить до высыхания. Альтернативный вариант нанесения нитролака – его распыление из баллончиков.

Во всех остальных случаях понадобится дополнительный инструмент, внимательность и немного времени.

Особенности нанесения касаются также использования качественных кисточек, что позволяет создавать равномерную защитную плёнку на поверхности.

Производство

Колеровка нитролака проводится путём добавления пигментов. Без них готовое средство остаётся прозрачным (бесцветным). Количество добавляемых компонентов вводится относительно объёма коллоксилина. Основной компонент относится к категории горючих и взрывоопасных, поэтому он хранится в герметичной таре с соблюдением условий. Добавлением коллоксилина можно повысить густоту средства. Если же он слишком вязкий и густой, его разбавляют растворителями. Чтобы лакокрасочные материалы имели однородную консистенцию, делается очищение состава в центрифугах.

Коллоксилины могут быть высоковязких или низковязких марок (ВВ или ПСВ, соответственно), производятся из хлопковой и древесной целлюлозы. Нитроцеллюлозная основа создаёт защитную плёнку после нанесения средства на саму поверхность. Растворители могут быть высококипящими (диоксаны, кетоны, например, метилизобутилкетон или циклогексанон), низкокипящими (формальгликоль, этилацетат, пропилацетат, метилэтилкетон, ацетон). Добавление ксилола и толуола позволяет корректировать консистенцию состава.

Пластификаторы бывают желатинирующими и нежелатинирующими. Ко второй категории относятся кастероль, хлорпарафин, касторовое масло, совол. Для желатинирующих типов подходят добавки из себацинатов, фосфатов, фталатов.

Подготовку коллоксилина (разрыхление, взвешивание) проводится в отдельном помещении из-за повышенно пожароопасности. Хранится компонент в герметичных бочках из алюминия.

Изготовление нитролаков с густой консистенцией требует использования смесителей с горизонтальной загрузкой и поочерёдного добавления компонентов: спирта, разбавителя, смол, смоляных растворов, пластификаторов, коллоксилина, активных растворителей. Готовый нитролак расфасовывается в бочки, банки или цистерны.

ЭФИРОЦЕЛЛЮЛОЗНЫЕ ЛАКИ

ЭФИРОЦЕЛЛЮЛОЗНЫЕ ЛАКИ, лакокрасочные материалы на основе р-ров эфиров целлюлозы в орг. р-рителях. Большинство эфироцеллюлозных лаков производится из нитратов целлюлозы -коллоксилинов (содержание N 10,7-12,3%, мол. м. 12-60 тыс.); такие материалы наз. нитролаками. Р-рителями для коллоксилина с содержанием N выше 12% служат смеси истинных (сложные эфиры, кетоны, гликолевые эфиры) и скрытых (этиловый, бутиловый и др. спирты) р-рителей в сочетании с разбавителями (толуол, ксилол). Скрытые р-рители не растворяют эфир целлюлозы, а только снижают его вязкость и тем самым способствуют улучшению его р-римости в истинном р-рителе. Для коллоксилина с содержанием N ок. 11% этиловый и бутиловый спирты являются истинными р-рителями; вместе со сложными эфирами, кетонами и разбавителями они составляют летучую часть лаков (ок. 10% по массе). В качестве дополнит. пленкообразователей в нитролаки чаще всего вводят алкидные смолы, хорошо совмещающиеся с коллоксилином и улучшающие св-ва лаковых покрытий. Для пластификации обычно используют смеси пластификаторов разл. типов — т. наз. первичных или истинных, совместимых с коллоксилином (фосфаты, фталаты), и вторичных (касторовое масло, хлорир. парафины), несовместимых с ним; для получения пигментир. материалов применяют разл. пигменты и наполнители, для получения матовых покрытий -SiO2, воски.

Нитролаки получают растворением в аппаратах с мешалками коллоксилина в смеси орг. р-рителей с послед. добавлением остальных компонентов. Растворением в нитролаке т. наз. суховальцевых паст, приготовленных вальцеванием пигментов с коллоксилином и пластификатором, получают нитроэмали; для получения грунтовок и шпатлевок используют пигментные пасты, приготовляемые диспергированием пигментов и наполнителей в р-ре пленкообразователей (чаще всего алкидных смол) в бисерной или шаровой мельнице. Наносят нитролаки в 2-3 слоя на тщательно очищенную и обезжиренную пов-сть пневматич. распылением, наливом или на вальцах; эмали на пов-сть металла наносят по грунтовке. Образование пленок нитролаков происходит в результате улетучивания р-рителей; при содержании дополнит. реакци-онноспособных пленкообразователей — вследствие их хим. превращений. Нитролаки высыхают значительно быстрее, чем любые др. лакокрасочные покрытия — при комнатной т-ре время высыхания от неск. минут до 1 ч. Покрытия из нитролаков отличаются поверхностной твердостью сразу после высыхания, хорошими декоративными св-вами, бензо- и маслостойкостью, а также дешевизной; недостатки — горючесть, низкие атмосферостойкость и хим. стойкость. Применяют нитролаки гл. обр. в мебельной пром-сти (до 75% объема произ-ва), а также для отделки разл. изделий и приборов из металла, окраски кожи, бумаги, металлич. фольги. Практич. значение имеют также эфироцеллюлозные лаки на основе этилцеллюлозы, ацетилцеллюлозы и ацетобугирата целлюлозы. В состав этилцеллюлозных лаков кроме этилцеллюлозы (мол. м. 24-70 тыс.) могут входить разл. прир. и синтетич. смолы, растит. и минер. масла, пластификаторы; р-рители — смесь толуола и этанола. Эти лаки применяют для электроизоляц. пропитки тканевых оплеток проводов, покрытий для бумаги, резины, металла, пластмассы. Ацетилцеллюлозные лаки на основе ацетата целлюлозы с мол. м. 25-60 тыс. ограниченно используют для нанесения на бумагу и металл; они плохо совмещаются с разл. смолами и обладают недостаточной адгезией. Ацетобутират целлюлозы с мол. м. 50-80 тыс.-основа эфироцеллюлозных лаков, применяемых для нанесения на металл. фольгу, бумагу, картон, ткань; эти лаки отличаются высокими физ.-хим. показателями, свето-, морозо- и теплостойкостью.

Лит.: Киттель Г., Целлюлозные лаки, Л., 1957; Лившиц М. Л., Пшиялковский Б. И., Лакокрасочные материалы. Справочник, М., 1982, с. 254-96.

В. Ю. Эрман.

Какие растворители наиболее популярны в России?

Сейчас мы рассмотрим особенности и свойства наиболее популярных представителей каждой группы. К углеводородным растворителям относятся:

• Уайт-спирит — это маслянистая жидкость, не имеющая цвета. Он чрезвычайно горюч и обладает запахом, похожим на керосин. Его растворяющая способность не слишком велика, но, все же уайт-спирит востребован на российском рынке из-за относительно невысокой стоимости и нетоксичности. Часто используется для растворения веществ, содержащих битум, а также для очистки кистей после окончания ремонта.
• Нефтяной бензол. Бесцветная жидкость, не растворяется в воде, быстро испаряется, имеет сильный запах. Нефтяной бензол хорошо растворяет практически любую масляную краску, но при этом выделяет токсичные и огнеопасные пары, а при контакте с воздухом становится взрывоопасен.
• Скипидар может быть «живичным» и «пневым». Живичный, получаемый из смолы, является наилучшим. Он представляет из себя бледно-желтую жидкость с резким запахом; может использоваться резко пахнущая жидкость, используемая для разведения масляных, глифталевых красок, эпоксидных смол и лаков.
• Бензин — один из самых доступных видов растворителя; профессионалы не рекомендуют использовать автомобильные смеси, а применять для растворения красок специальный бензин высокой степени очистки. Недостатков у него достаточно: очень огнеопасен, легко испаряется, а при накоплении в воздухе паров может сдетонировать.

К спиртовым растворителям относятся следующие:

• Этиловый спирт. Описывать его слишком подробно не имеет смысла — жидкий, не имеет цвета, но зато обладает узнаваемым запахом. Качественный спирт не содержит посторонних примесей. Недостатком является плохая устойчивость к возгоранию – он не только хорошо поддерживает открытый огонь, но и может загореться под действием высоких температур воздуха.
• Бутиловый спирт традиционно применяется как разбавитель для нитроцеллюлозных лаков. Покрытие приобретает блеск, становится более гладким и устойчивым к выцветанию
• Метиловый спирт (метанол). Очень ядовитая для человека прозрачная жидкая субстанция, обычно содержит примесь эфиров и ацетона. Используется для растворения широкого спектра материалов.
• Этиленгликоль. Очень вязкая, прозрачная жидкость, без запаха; в отличие от всех предыдущих, с водой взаимодействует, образуя при этом однородное соединение. Этиленгликоль долго испаряется, поэтому незаменим при работе с нитролаками — покрытие получается блестящим, гладким, легко поддающимся полировке.

Сложные эфиры на нашем рынке представлены следующей группой растворителей:

• Метилацетат. Быстроиспаряющаяся, жидкая, подвижная субстанция, закипает при температуре 56-58 градусов. Очень токсична и ядовита, обладает резким запахом.
• Этилацетат. Испаряется не так быстро, как метилацетат, да и температура кипения повыше – около 77 градусов; жидкость, обладает приятным запахом.
• Бутилацетат. Жидкость с желтоватым оттенком, испаряется долго, поэтому может использоваться, если нужно увеличить время высыхания покрытия.
• Амилацетат. Прозрачный, жидкий, имеет приятный запах, испаряется медленно – свойства в целом схожи с бутилацетатом.
• Ацетон. Жидкость с характерным неприятным запахом, чрезвычайно летучая, токсичная и пожароопасная; популярен за счет своей невысокой стоимости.
• Смеси растворителей. Для разведения концентрированных нитролаков до нужной степени вязкости часто используются смеси растворителей на основе сложных эфиров; при этом качественные свойства окрашенного покрытия будут зависеть от состава смеси растворителей. Например, если смесь быстроиспаряющаяся, то покрытие может быстро помутнеть, но если использовать смесь на основе бутилацетата и амилацетата, то покрытие будет блестящим и долго не помутнеет