Лáки — растворы смол (натуральных или синтетических) в различных растворителях (углеводороды, кетоны (ацетон, метилэтилкетон), ацетаты (бутилацетат, метоксипропилацетат), вода, спирты (этанол, изопропанол), олифы) до жидкой или полужидкой консистенции, которые, просыхая в тонком слое, находящемся на каком-либо предмете, образуют прочную плёнку (как правило прозрачную, в отличие от краски), хорошо противостоящую различным внешним физико-химическим воздействиям. Отвердение плёнки лака происходит (частично или полностью) за счёт испарения растворителя, впитывания, либо за счёт реакции окислительной полимеризации или реакции с отвердителями. Лаки условно делят на термопластичные и термореактивные.
Лаки — большая группа материалов, представляющих собой растворы плёнкообразующих веществ (смол или полимеров) в органических растворителях или воде. После высыхания они образуют твёрдую прозрачную (бесцветную или цветную) плёнку.
Лаки используют для получения прозрачных, иногда, матовых покрытий, когда нужно защитить и одновременно сохранить или особо подчеркнуть структуру окрашиваемой поверхности, главным образом ценных пород древесины. В этом случае лак наносят на подготовленную поверхность изделия. Лак в качестве последнего слоя в системе многослойного покрытия придаст ему хороший внешний вид и повысит эксплуатационные свойства.
Нанесение лака на поверхность называется лакированием.
История
Впервые лак был изобретён в Китае, его использовали для покрытия мебели с древних времён.
Изобретение лака в Европе приписывают немецкому монаху Феофилу, жившему в XII веке; в первое время приготовление их было обставлено тайнами и велось келейным образом. Вероятно, первые лаки европейского производства были спиртовыми, а первым лаковым заводом на континенте Европы стал завод французского химика Шене, построенный в 1803 году.
Производство масляных лаков долгое время представляло привилегию Англии, и только когда Америка, Португалия и Голландия стали снабжать европейские рынки такими же смолами и копалами, какими Англия у себя пользовалась монопольно, лаковое производство сделалось общедоступным; однако, возникновение масляно-лаковых заводов началось лишь с начала 1860-х годов, то есть совпадает с обнародованием исследований французского химика Виолета о лаках в 1862 году.
В России начало производства масляных экипажных лаков совпало с развитием сети железных дорог. Первым русским заводом высоких сортов масляных лаков явился завод фирмы И. С. Оссовецкого и Ко, основанный в 1874 году в Москве.
Основной состав
Существует множество различных смол, идущих для производства лаков; они отличаются друг от друга по своим свойствам, в зависимости от которых находятся и достоинства получаемых лаков. Почти все смолы растворяются в растительных маслах и лишь немногие в эфирных маслах и спиртах. Смолы, отличающиеся особенной твёрдостью и тугоплавкостью, называются копалами. Из жидкостей в качестве растворителей в лаковом производстве наиболее употребительны: обыкновенный спирт, различные сорта скипидара и льняное масло. По этим растворителям лаки подразделяются на три главные группы: лаки спиртовые, скипидарные и масляные. Каждая из названых групп имеет свой подбор смол, отличается своими характерными свойствами и предназначением; производство лаков каждой группы требует особых приёмов и приспособлений.
В настоящее время существуют лаки, не содержащие в составе растворителей. Их низкую вязкость обеспечивают олигомеры, которые способны отвердевать в присутствии специальных веществ — отвердителей или катализаторов.
Наполнители
Наполнители в лакокрасочных материалах — преимущественно светлоокрашенные, в основном неорганические порошкообразные вещества, инертные по отношению к связующему и отличающиеся более низким коэффициентом отражения в сравнении с пигментами. В отличие от белых пигментов, целью использования которых является достижение лучшей рассеивающей способности, наполнители позволяют достигать наиболее эффективного заполнения свободного пространства в покрытии. Благодаря этому наполнители влияют на ряд характеристик покрытия. Наполнители применяются для:
- упрочнения;
- регулирования блеска покрытия;
- придания декоративных свойств;
- придания тиксотропности;
- снижения стоимости лакокрасочного материала.
Размер частиц наполнителей различен и обычно больше, чем у пигментов. По размерам частиц можно выделить следующие фракции: — грубые: крупнее 250 мкм;
— средние: 50-250 мкм;
— тонкие: 10-50 мкм;
— ультратонкие: менее 10 мкм.
Основными представителями наполнителей для лакокрасочных материалов являются: — карбонаты (мел, микромрамор, доломит);
— диоксид кремния (кварцевая мука, белая сажа, кристобалит, аэросил);
— силикаты (тальк, каолин, слюда, волластонит);
— сульфаты (бариты).
Для свойств лакокрасочных покрытий важна форма частиц наполнителей. Карбонаты и бариты имеют изометрическую (сферическую) форму частиц, тальк — пластинчатую, слюда — чешуйчатую, волластонит — игольчатую.
Спиртовые лаки
Спиртовой лак — это раствор натуральной или синтетической смолы в этиловом или метиловом спирте. Последний растворитель самостоятельно употребляется весьма редко (токсичен), но часто служит примесью к этиловому спирту с целью удешевления лака.
Из натуральных смол применяются шеллак, сандарак, мастика, канифоль и другие. Смола измельчается в тонкий порошок и заливается спиртом в стеклянных бутылях или баллонах. Растворение ведётся при комнатной температуре и ускоряется постоянным взбалтыванием и перемешиванием. Смола берётся всегда в избытке, с целью получения насыщенного раствора (избыток затем будет оставлен на дне в результате декантации.
Скипидарные лаки
Скипидарные лаки - подобно спиртовым, приготовляются простым растворением смол в скипидаре. Скипидарные лаки подразделяются на белые и чёрные; для приготовления первых служит смола даммаровая, для чёрных — асфальт. Даммаровые лаки обыкновенно ценятся по своему оттенку; самые светлые, почти белые, называются эмалевыми. Лаки даммаровые, желтоватые, готовятся трёх сортов, обозначаемых № 1, 2 и 3, всё отличие которых заключается в густоте оттенка; чем лак светлее, тем он ценится дороже и идёт под № 1. Подразделение на сорта асфальтовых лаков делается в зависимости от подмеси канифоли (гарпиуса), служащей для удешевления этих лаков в ущерб качеству. Асфальтовых лаков также имеется три сорта.
Масляные лаки
Масляные лаки - пользуются самым обширным и разнообразным применением, поэтому и ассортимент их весьма многочислен. Материалами для производства масляных лаков служат льняное масло, скипидар и различные сорта копалов. Льняное масло идёт в виде олифы, которую заготовляют ранее. Скипидар употребляется только в максимально очищенном виде. Из копалов пользуются особым предпочтением все сорта копала-каури, копала-манилла, занзибар, ангола, сиерра-леона и копал вестиндский (хрустальный). От выбора всех поименованных материалов зависят качества и достоинства масляных лаков. Производство масляных лаков более сложно, чем спиртовых и скипидарных; кроме того, здесь требуется особенный навык, опыт и тщательное наблюдение.
Автомобильные лаки
Автомобильные лаки - производятся на основе наиболее прочных и устойчивых к различным внешним воздействиям полимерных связующих, в частности полиакриловых и полиуретановых и могут содержать в составе рецептур специальные добавки, улучшающие блеск, растекаемость (розлив), стойкость к царапанью, противодействие УФ-излучению. Также в составе автомобильных лаков для создания матового эффекта могут иметься специальные матирующие добавки. Автомобильный лак при покраске автомобиля чаще всего наносится на цветную основу - базу, в качестве финишного слоя покрытия.
В зависимости от страны-производителя и марки автомобиля, могут использоваться лаки различных фирм. При производстве автомобилей в разных странах используют разные технологии, к примеру, немецкие автопроизводители обращаются к режиму сушки в высокотемпературных камерах, что существенно экономит время, но при этом не экономит ресурсы и электроэнергию. А вот японский автопром, вследствие ограниченности ресурсов по географическому положению, пошёл другим путём: там сушка производится с использованием минимального количества электроэнергии и тепла, при этом ускорение процесса достигается за счёт химического катализа и специальных химических ускорителей сушки.
Прозрачный лак HS высочайшего качества используется при вторичном ремонте автомобилей, и при работах, связанных с дизайном автомобилей. Это лак высокой прозрачности, который обеспечивает высочайшее качество поверхности, превосходную яркость и блеск. Он устойчив к атмосферным воздействиям, ультрафиолету, обладает отличной эластичностью и превосходно полируется.
Строительные лаки
Лаки в строительстве:
Битумные лаки получают из битумов специальных марок с добавлением различных смол, масел. При высыхании битумные лаки образуют чёрную плёнку, обладающую стойкостью к воде и некоторым химическим реагентам. Однако антикоррозионные свойства битумной плёнки в атмосферных условиях недостаточно высоки. Чаще всего битумные материалы применяют для временной защиты металла, так как они значительно дешевле других материалов.
Масляные лаки получают растворением природных или искусственных смол в высыхающих растительных маслах, с добавлением сиккативов и растворителей. Из природных смол чаще применяют канифоль, шеллак и янтарь. Копалы, диммару, сандарак, мастике, акароид, ввозимые из Индии и других стран, используют в основном для художественной и декоративной росписи. Природные смолы, кроме канифоли и янтаря, являются дефицитными материалами и применяются ограниченно. Их заменяют синтетическими смолами (полимерами) — перхлорвинилом, алкидными, инден-кумароновыми, фенолформальдегидными и др. Как правило, масляные лаки образуют твёрдые прозрачные плёнки желтоватого цвета. Вследствие низкой атмосферостойкости покрытий масляные лаки используются для отделки изделий внутри помещений, например для придания блеска изношенным деревянным полам.
Алкидные лаки — наиболее распространённые в быту из применяемых лаков. Представляют собой растворы в органических растворителях синтетических алкидных (пентафталевых или глифталевых) смол. Плёнки алкидных лаков твёрдые, прозрачные, слабо окрашенные; обладают хорошей адгезией к различным поверхностям, водостойки. Применяются для внутренних, реже — для наружных работ.
В обиходе алкидные лаки ошибочно называют масляными. Это неверно потому, что хотя при изготовлении алкидных смол и применяются растительные масла, по химическому составу и строению алкидные лаки отличаются от масляных, а по свойствам существенно превосходят их.
Наиболее пригодные для использования в домашних условиях
- Нитролак (нитроцеллюлозные лаки) получается с помощью растворения нитрата целлюлозы в смеси активных органических растворителей. Свойства лаков регулируют введением в композицию различных смол (алкидных, аминоформальдегидных и др.). Нитролаки образуют твёрдые прозрачные, практически бесцветные быстросохнущие плёнки. Чаще всего нитролаки применяются для лакирования изделий из дерева. В узких кругах специалистов нитроцеллюлозные лаки считаются низкосортными лаками, так как они довольно хрупкие и не слишком устойчивы к износу и воздействию влаги. Благодаря их сравнительно низкой цене и быстрой сушке (сохнут от 15 до 30 минут) они по сей день находят широкое применение.
- Эпоксидные лаки представляют собой растворы эпоксидных смол в органических растворителях. Перед лакированием к ним добавляют отвердитель, количество которого зависит от типа смолы, отвердителя и условий отверждения. Лаковые плёнки обладают высокими водо- и щелочестойкостью, механической плотностью, адгезией к различным материалам, однако недостаточно атмосферостойки. В быту эпоксидные лаки часто используются для приготовления шпаклёвок, склеивания, изготовления сувениров и других целей.
- Спиртовые лаки и политуры получают растворением в спирте некоторых природных смол-шеллака, сандарака (концентрация лака 30-45 %, политуры 15-25 %). Эти материалы дают покрытие с хорошей механической прочностью и адгезией к различным поверхностям, высоким блеском. Покрытия хорошо полируются, но отличаются низкой водостойкостью.
Масляные и спиртовые лаки выпускаются в незначительных количествах из-за дефицитного и дорогостоящего природного сырья. Применяются они преимущественно для специальных целей, например при изготовлении музыкальных инструментов.
- Нефтеполимерные лаки — новая группа лаков, которые существенно дешевле масляно-смоляных, но способны заменить последние, превосходя их по стойкости к действию моющих средств и различных реагентов. Эти лаки получают в виде композиций, растворов нефтеполимерных смол в органических растворителях с различными модифицирующими добавками.
- Алкидно-карбамидные лаки представляют собой раствор в органических растворителях композиции алкидной смолы с аминоформальдегидной (карбамидо- меламиноформальдегидной) или взятых вместе в определённом соотношении. Высыхают на воздухе при нормальной температуре только при введении в них перед использованием заданного количества кислотных отвердителей. С отвердителем срок годности лака ограничивается от нескольких часов до нескольких суток. Такие материалы могут высыхать и без отвердителя, но при горячей сушке (+80…+120 °C). Алкидно-карбамидные лаки с отвердителями образуют достаточно быстро высыхающие на воздухе плёнки, отличающиеся повышенной твёрдостью, хорошими водо- и износостойкостью. Применяются эти лаки для покрытия паркетных полов, мебели и различных изделий из дерева, эксплуатируемых внутри помещения.
- Полиуретановые и алкидноуретановые лаки дают плёнки, обладающие исключительно высокой механической прочностью и износостойкостью. Ими лакируют паркетные полы, мебель, музыкальные инструменты.
- Полиакрилатный лак представляет собой раствор акрилового сополимера в смеси органических растворителей с добавками органических красителей. Предназначен для создания декоративного покрытия по металлу, стеклу и дереву различных пород. Лак придаёт древесине требуемый оттенок и подчёркивает её текстуру, защищает материалы от атмосферных воздействий.
Особо следует отметить лаковые составы, используемые для защиты древесины. Эти лаки придают поверхности декоративный вид, одновременно защищает древесину от плесени, гниения, повреждения насекомыми и атмосферных воздействий.
