Химия и технология лакокрасочных покрытий

ФОРМИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ КОНТАКТА

Для обеспечения взаимодействия разнородных материалов необ­ходим между ними контакт. Поскольку действие сил - ориентацион­ных, индукционных, дисперсионных - проявляется на расстоянии, не превышающем 0,5 нм, контакт может рассматриваться лишь при условии, если зазор не более 0,5 нм. Скорость достижения необходи­мого контакта зависит от характера поверхности и свойств контакти­рующих материалов. Легко достигается контакт твердых поверхно­стей с газами, однако и при использовании жидкостей имеются бла­гоприятные условия для контактирования.

В обеспечении контакта важное значение имеет рельеф поверх­ности. Шероховатую поверхность можно рассматривать как полика - пиллярную систему. Глубина затекания (подъема) жидкости в поры такой подложки Н определяется силами капиллярного давления:

Н- Ко Cos (P/(Prg),

Где К - постоянная; а - поверхностное натяжение жидкости; (р - угол накло­на капилляра (угол смачивания); р - плотность жидкости; Г - радиус капил­ляра (поры); G - ускорение свободного падения.

Время подъема т до установления гидростатического равновесия столба жидкости может быть вычислено на основании уравнения Пуазейля:

Т = 2r|/2/(га cos (р), где /-длина капилляра (поры).

Из сказанного следует, что основными факторами, определяю­щими полноту контакта (заполнение неровностей и пор поверхно­сти подложки), являются вязкость, плотность и поверхностное натя­жение лакокрасочного материала, размеры, форма и расположение пор (неровностей) поверхности. Важно отметить, что с уменьшением диаметра капилляров и полостей скорость впитывания красок умень­шается, однако потенциально возможная глубина их проникновения возрастает.

Вязкость красок, нанесенных на подложку, колеблется в широких пределах - от нескольких единиц Па • с (для растворов) до многих тысяч Па* с (для расплавов). Она не остается постоянной, а быстро возрастает при отверждении покрытия. Это затрудняет достижение полного контакта.

Проникновению красок в углубления субстрата (полости) также мешает находящийся в них воздух (рис. 2.5).

Нарушение поверхности контакта между пленкой и подложкой часто возникает в результате газовыделения при формировании по­крытий, проводимом при повышенных температурах. Поэтому фак­тический контакт, как правило, составляет лишь небольшую долю от теоретически возможного.

Рис. 2.5. Схема проникновения лако красочного материала в неровности по верхности:

1 - подложка; 2 - воздушные полости; 3 - лакокрасочный материал

4-407

На практике хорошее смачивание и пропитывание лакокрасоч­ными материалами непористых (металлы, стекло, силикаты) и по­ристых (бумажная и тканевая электроизоляция, древесина, кожа) субстратов достигается разными способами:

1) применением лакокрасочных материалов с пониженной вяз­костью и малой скоростью отверждения, для чего нередко использу­ют медленно испаряющиеся растворители;

2) нагреванием красок или подложки, либо того и другого одно­временно;

3) замедлением сушки (отверждения) покрытия, например, по­средством выдержки его в парах растворителя;

4) применением давления или лучше чередованием вакуума и давления;

5) вибрационным, особенно ультразвуковым, воздействием на подложку с нанесенным на нее слоем лакокрасочного материала.

Так как размеры контактной поверхности существенно влияют на адгезию покрытий, обычно возникает заинтересованность в ее увеличении. Особенно с этим сталкиваются при окрашивании непо­ристых материалов.

Напротив, при получении низкоадгезионных (съемных) покры­тий, а также при окрашивании высокопористых субстратов (дре­весина, бумага, картон, штукатурка, ткани), когда не требуется их пропитывания во избежание большого расхода лакокрасочных ма­териалов, нередко применяют меры, направленные на уменьшение поверхности контакта. Это достигается применением высоковязких быстро отверждающихся лакокрасочных материалов, а также рас­плавов пленкообразователей.