Натуральные олифы
Тертые краски, 'приготовленные на сырых растительных маслах^, непригодны для малярных работ, потому что они слишком долго высыхают (несколько суток). Для устранения этого недостатка растительные масла подвергают (специальной обработке и к ним добавляют сиккативы. Полученные при этом продукты называются натуральными олифами.
Натуральная олифа имеет широкое применение и вырабатывается в больших количествах. Основным сырьем для ее производства являются высыхающие масла типа льняного. Натуральную олифу «применяют для изготовления и разведения густотертых красок, а также в качестве самостоятельного ма-
Териала для малярных работ. Особенное значение имеет натуральная олифа при проведении-ответственных наружных покрасок (железных крыш и т. п.). Краски на натуральной олифе хорошо высыхают, не дают отлила и отличаются длительным сроком службы в покрытиях.
В зависимости от режима обработки масла натуральную льняную олифу выпускают двух видов: лолимеризованную и окисленную.
Натуральная льняная полимеризованная олифа представляет собой уплотненное путем нагревания до 275° льняное масло, содержащее сиккатив.
В качестве сырья для изготовления этой олифы применяют льняное масло (ГОСТ 5791—51) зольностью, не более 0,06% и сиккативы: свинцовый, марганцевый и кобальтовый.
Для получения олифы в варочный котел загружают предварительно нагретое до 100—120° льняное масло в количестве 65—75% от общего объема котла. Чтобы избежать перегрева и пригорания масла ко дну, его необходимо все время перемешивать. К загруженному маслу при работающей мешалке добавляют свинцовый и марганцевый сиккативы (сначала одну четвертую часть от общего содержания их в олифе). Сиккатив должен быть предварительно хорошо высушен, так как при наличии в нем влаги может произойти выброс и разбрызгивание масла. После загрузки сиккатива масло нагревают со скоростью 30—40° в час при непрерывном перемешивании. Нагрев масла ведут до 275° и выдерживают его при этой температуре в течение всего процесса полимеризации[7]. Когда масло приобретает вязкость 25—30 сек. по вискозиметру ВЗ-4 при 20° и удельный вес его достигает 0,936 г/сж3[8], нагрев котла /прекращают и в масло дополнительно вводят сиккатив из расчета содержания в готовой олифе 0,10% свинца, 0,06% марганца и 0,01% кобальта. Масло с сиккативом перемешивают 30 мин. и полученную олифу сливают из котла в приемный бак при температуре не выше,250°. Охлажденную ниже 120° олифу (передают из приемника в отстойный бак или подвергают центрифугированию для удаления осадков. После отстаивания или центрифугирования олифу передают на склад готовой продукции.
Расход материалов на 1 т олифы составляет (в кг):
Масло высыхающее. . 985 Сиккатив 40
Контроль производства олифы осуществляется путем определения ее веса и вязкости, а также путем проверки полноты растворимости сиккатива (прозрачная капля на стекле).
Так как производство олифы сопряжено с опасностью пожара, изготовлять ее необходимо в отдельном помещении, построенном в из негорючего материала: кирпича, железа,
Железобетона. Кроме того, всегда должны быть наготове средства тушения стожара: войлок, песо, к, пенные огнетушители и т. п.
Олифу получают в стационарных варочных котлах, снабженных мешалками. Нужно. следить, чтобы в це^е не было промасленных тряпок, которые при лежании могут самовозгораться, а также опилок и стружек. Для предупреждения ожогов в процессе производства олифы рабочий должен носить предохранительные очки и кожаные рукавицы. Помещения, в которых вырабатывается олифа, должны быть оборудованы хорошей вентиляцией.
»Натуральная льняйая полимеризованная олифа применяется для разведения густотертых красок при проведении наружных и внутренних работ. Получаемые пленки отличаются блеском, твердостью и стойкостью к воде. По данным ВНИИЖ[9], срок службы этой олифы в покрытиях составляет около 3—4 лет. /
Технические ^условия на натуральную льняную олифу характеризуются следующими данными (ГОСТ 7931—56):
1. Полное высыхание без отлипа в течение 24 час. Для проверки времени высыхания наливают 10—12 капель олифы на чистое сухое стекло и ставят его в наклонном положении на прямом солнечном свету при температуре помещения 18—22°. Время от времени пробуют пленку пальцем. Если' при нажатии пальцем на пленку не поручается отлипа, олифу считают высохшей и отмечают, сколько прошло-(времени.
2. Цвет по иодометрическбр шкале — не темнее 300.
3. Удельный вес т2 —; не ниже 0,935 г/см3.
4. Кислотное число — не более 7 мг КОН.
5. Отстой за 24 часа при 20° — не более 1% объемн.
Натуральная льняная окисленная олифа представляет собой
Уплотненное путем нагревания и (продувания воздухом льняное масло с добавлением сиккатива[10].
Для получения олифы в варочный котел загружают льняное масло с таким расчетом, чтобы оно занимало 70—75% общего объема котла. Масло в котле нагревают до 100—120°, одновременно включают мешалку и начинают продувать воздух. Продувание воздухом продолжается в течение 4—4,5 час.; за это время масло в котле нагревается до температуры 150— 160°
На поверхности імасла при его нагревании появляется пена. Если масло сырое, выделяется столько пены, что она может (вылиться из котла. Поэтому до полного прекращения выделения пены нагрев и продувание ведут очень медленно и осторожно. Если котел открытый, пену снимают черпалкой с решетчатым дном 'или применяют пеносбиватель. После исчезновения пены на поверхности міасла из котла отбирают пробу. масла и определяют его удельный вес. По достижении уд. в. 0,939—
0, 945 г/см? и вязкости, ‘соответствующей техническим условиям, нагрев масла и продувание воздухом прекращают. В препарированное імасло загружают свинцово-марганцевый и кобальтовый сиккативы из расчета содержания в олифе 0,10% свинца,
0, 06% марганца и 0,01% -кобальта и размешивают 20—30 мин. до полного растворения сиккатива. Продувать воздух в присутствии сиккатива не следует, так как олифа получается более темной. Для удаления »механических. примесей готовую олифу перекачивают в отстойники (где отстаивание продолжается 2 — 3 суток) или пропускают через центрифугу. После центрифугирования или отстаивания олифу передают на склад готовой продукции. ,
Расход материалов на 1 т олифы составляет (кг):
Масло высыхающее. 977,5 Сиккатив 25,0
Олифа натуральная льняная окисленная должна соответствовать техническим требованиям, предусмотренным ГОСТ 7931—56.
Натуральная окисленная олифа применяется для перети - ра и разведения густотертых красок и в качестве самостоятельного материала для малярных работ. По данным ВНИИЖ[11], сроїк службы этой олифы в покрытиях '2,5—3 года.
По ГОСТ 7931—56, к натуральньим олифам относят также продукты термической обработки конопляного масла.
В настоящее (время олифу натуральную льняную »и конопля- (ную окисленную производят периодическим и непрерывным способами.
Олифа «Оксоль» представляет собой продукт окисления высыхающих масел (льняного или конопляного) и получается путем продувания через них воздуха с последующим добавлением растворителя и сиккатива[12].
Предварительно нагретое до температуры не ниже 120° льняное или 'конопляное імасло загружают в специальный »когел (онсидатор) и из воздуходувок в /масло продувают воздух. В результате окисления масла кислородом воздуха выделяется большое количество тепла и температура начинает быстро повышаться. Для регулирования температуры окисляемое масло охлаждают (водой, (подведенной в рубашку орендатора, или холодным, предварительно отстоенньш маслом, которое пропускают в подогреватели через установленный в оксидаторе змеевик; последний соединен с подогревателями маслопроводом.
Процесс окисления масла должен протекать при температуре не выше 160°. Через 4 часа после заігрузки масла в окси - датор отбирают первую пробу для определения вязкости окисленного імасла; вторую и последующие пробы отбирают через каждые 30 мин. до тех пор, пока вязкость окисленного масла в виде 55%-ного раствора в уайт-спирите не достигнет 19— 21 сек. іпо вискозиметру ВЗ-4. По окончании процесса окисления масло перекачивают в холодильник, где оно охлаждается водой до 120—МО0 при перемешивании мешалкой или циркуляционным насосом. Охлаждение окисленного масла с 160 до 120° следует проводить быстро, так как в горячем состоянии оно проявляет большую склонность к повышению вязкости.
Олифу «Оксоль» приготовляют следующим ОібраЗОіМ. В смеситель (загружают две третьих потребного по весу количества уайт-спирита, после чего при перемешивании загружают окисленное масло, охлажденное до температуры ниже 120°, и сиккатив (обычно свинцово-марганцевый). Затем вводят остальнуютреть уайт-спирита и ївсю смесь перемешивают до получения однородного прозрачного продукта.
Расход материалов на 1 г олифы составляет (кг):
TOC o "1-5" h z Масло высыхающее. 520
Сиккатив...................... 30 *
Уайт-спирит.... 453
Олифа «Оксоль» должна удовлетворять требованиям ОСТ 7474/581. Олифа «Оксоль» на высыхающем масле применяется только для разведения густотертых красок. По данным ВНИИЖ*, срок службы этой олифы в покрытиях составляет 2— 3 года.
Касторовая олифа. Касторовое масло — это невысыхающее масло. Чтобы оно стало высыхающий, его подвергают переработке, а для ускорения процесса добавляют катализаторы. При переработке происходит сложный химический процесс отнятия молекулы воды (дегидратация) от рицинолевой кислоты, вхо* дящей в состав касторового масла, а затем при уварке происходит полимеризация. Процесс этов сложен, и 'получение стандартного продукта требует точного соблюдения технологического режима.
Приготовление касторовой олифы ведется в обыкновенных котлах из нержавеющей стали. В. котел загружают 100 кг касторового масла, нагревают до 120—130° гори 'непрерывной работе мешалки, выдерживают при этой температуре до полного обезвоживания масла (пока. не прекратится вспенивание). Затем прибавляют 'катализаторы: 30 кг металлического цинка (їв виде стружек, лепестков или праінул) и 16 кг окиси алюминия. В качестве растворимых катализаторов. применяют 4 кг глета и 2,6 кг пиролюзита (с содержанием 50% марганца) или б кг 'овимцово-марга. нцввого линолеата. После добавки катализаторов температуру постепенно при непрерывном перемешивании поднимают до 270—280°. Продолжительность уваривания (обычно 7—8 час) контролируют определением вязкости и показателя преломления. Показатель преломления полученного маша при.20° равен 1,489—1,491, вязкость по вороніке НИИЛК равна 20 сек. при 20°.
' По достижении указанных показателей масло охлаждают дб 230—240° и для понижения кислотности прибавляют 30— 40 кг 98% - ного глицерина. Количество глицерина устанавливают по кислотному числу масла. Глицерин прибавляется постепенно, в течение часа, при Постоянном помешивании. Затем температуру повышают до 250—260° и выдерживают масло при этой температуре до тех пор, пока его кислотное число не станет равным 16. После этого ко. тел охлаждают до 200°> масло перекачивают в смеситель, а. который прибавляют 500—600 кг уайт-спирита, и тщательно размешивают. Для удаления механических примесей раствор масла центрифугируют или дают ему отстоятся в течение 4—5 дней. К 'полученному раствору прибавляют 7—8% жидкого свинцово-марганцевого сиккатива, хорошо’ размешивают и разливают в тару.
Ниже приводятся технические условия на касторовую олифу* (ОСТ НШП 538):
1. Цвет по иодометрической шкале — не выше.300.
2. Вязкость при 20° по вискозиметру ВЗ-4 — 20—25 сек.
3. Содержание растворителя — не более 50%.
4. Кислотность — не выше 16 мг КОЙ:
5. Отстой за 24 часа — не больше 1% объемн.
6. Высыхание от пыли^—не более 12 час., полное — 24 часа.
^Содержание масла в олифе должно составлять 52—67%.
Касторовая олифа применяется для разведения густотертых красок.
Глифталевая олифа. В настоящее время наиболее перспективными являются глифталевая и лентафталевая олифы. Эти олифы, по сравнению, с другими, при меньшем расходе масла на их изготовление обеспечивают более длительный срок службы
В покрытиях и обладают более зысокцми малярно-технически- ми 'свойствами*.
Глифталевая олифа представляет собой 50%-ный раствор в уайт-спирите уплотненных смешанных глицеридов жирных кислот полувысыхающих и высыхающих масел и фталевой кислоты (глифталевой смолы средней жирности) с добавлением сиккатива.
В качестве сырья для изготовления глифталевой олифы могут быть использованы предварительно очищенные высыхающие и полувысыхающие масла: льняное, конопляное, тунговое, рыжиковое, соевое, подсолнечное и др.
Для приготовления глифталевой олифы в котел загружают 300 кг полувысыхающего масла (подсолнечное, рафинированное хлопковое, соевое й др.), 72 кг 98%-ного глицерина и 0,2 кг глета, включают мешалку и нагревают массу до 230—240° в течение 3—3,6 часа. В результате сложного химического про,- цесса—переэтерификации масла глицерином получаются, не-~ полные глицериды (переэтерификат). Окончание реакции переэтерификации определяют по растворимости полученных неполных глицеридой в этиловом спирте. Сначала через каждый час, а к концу через каждые 20—30 мин. из котла отбирают пробу, охлаждают до 20° и испытывают на растворимость в спирте. После растворения пробы в спирте (1 ч. переэтерификата на 3 Чл. спирта) в котел постепенно добавляют 140 кг фталевого ангидрида и при энергичном перемешивании доводят температуру смеси до 240—250°. При этой температуре этерифика - цию проводят до тех пор, пока кислотное число не снизится до 20 мг КОН и вязкость 50%-ного ^раствора основы в уайт-спирите не достигнет 20—25 сек. по вискозиметру ВЗ-4. Затем глифталь перекачивают в смеситель, куда добавляют необходимое количество сиккатива и около 480—600 кг уайт-спирита; содержимое смесителя хорошо размешивают, пропускают через центрифугу для удаления мути и разливают в тару.
Исследования, выполненные по ВНИИЖ[13], показали, что предварительная термическая обработка полувысыхающих ма* сел (нагревание до 275—285°), взятых для приготовления глифталевой олифы, или добавление к ним 10—(16% тунгового масла повышают качество глифталевой олифы. Покрытия на такой олифе высыхают быстрее, повышается их прочность к истиранию, стойкость к влаге, улучшаются защитные свойства. Кроме того, сокращается процесс производства глифталя и на 3—4% уменьшаются потери фталевого ангидрида.
Глифталевая олифа должна удовлетворять следующим основным требованиям. Олифа должна быть светлой (!не темнее 200 в мг иода), прозрачной и при 20±2° и относительной влажности воздуха 60—70% высыхать в течение 20 час. с образованием прочной водостойкой и эластичной пленки. Содержание пленкообразующего вещества с сиккативом должно составлять 50%, содержание растворителя — не более 50%. Олифа должна иметь кислотное число не более 12 мг КОН. В олифе не должно содержаться смоляных кислот, так как эти кислоты уменьшают срок службы олифы в атмосферных условиях.
Глифталевая олифа обладает высокими 'пленкообразующими свойствами; ее применяют для разведения густотертых красок при проведении наружных и внутренних работ. Покрытия на глифталевой олифе служат значительно дольше (3—4 года), чем покрытия на олифе «Оксоль».
В последнее время разработан непрерывный спосо. б изготовления глифталевой олифы. По этому способу растительное масло с растворенным в нем сиккативом и глицерин с содержанием воды не более 2% через дозаторы поступают непрерывно в два последовательно соединенных аппарата—переэтерифи - катора, где смесь компонентов интенсивно перемешивается турбинными мешалками. В первом переэтерификаторе смесь подогревается до 220—225°, во втором — до 238—240°.. Полученные в переэтерификаторах неполные глицериды поступают в смеситель для смешения с фталевым ангидридом, который подается в расплавленном или сухом виде. Температура в смесителе поддерживается в пределах 145—150°. Кислые эфиры, получаемые в смесителе, перекачиваются насосом в первый из трех последовательно соединенных этерификаторов; в следующее аппараты эфиры при перемешивании поступают самотеком. В первом этерификаторе поддерживается температура 220—225°, во втором и в третьем — 248—250°.
В третьем этерификаторе получается глифталь, который передается при непрерывном перемешивании в один из двух приемников. Предварительно в каждый приемник загружают уайт-спирит с растворенными в нем сиккативами. При растворении глифталя в уайт-спирите получается олифа. Когда в олифе содержание уайт-спирита достигает 50%, приемник отключают и глифталь начинает поступать в другой приемник.
Все аппараты, применяемые для получения глифталевой олифы непрерывным способом, оборудованы нагревательным устройством особой конструкции, обеспечивающим необходимые условия нагрева, пониженную пожароопасность и автоматическое регулирование температуры.
Пентафталевая (пентолевая) олифа представляет собой 50%-ный раствор в уайт-спирите жирной пентафталевой смолы (пентафталя) с добавлением сиккатива.
Для 'приготовления пентафталевой олифы применяют полу- высыхающие масла (соевое, подсолнечное, рыжиковое) или смеси полувысыхающих и высыхающих масел с хлопковым маслом. Масла для приготовления этой олифы должны быть тщательно очищены и соответствовать техническим требованиям, предусмотренным государственными стандартами.
Процесс получения пентафталевой олифы аналогичен процессу получения глифталевой олифы и отличается в основном - применением пентаэритрита вместо глицерина. Пентафталевая олифа, полученная из полувысыхающих масел, применяется для разведения густотертых масляных. красок при внутренних и наружных работах. Покрытия на основе пентафталевой олифы отличаются высокими качествами и по ряду показателей (твердость, водостойкость, защитные свойства в атмосферных условиях) превосходят покрытия, полученные на основе глифталевой олифы. Срок службы пентафталевой олифы — 3—4 года.