Акварелла | Оборудование и технологии для производства строительных материалов

Все перечисленные в прошлой статье видимые дефекты можно устра­нить, перекрасив поверхность. Однако в пленке есть и более опасные дефекты, которые невозможно определить визуально. Они возникают при формировании пленки. Вероятно, вы не раз наблюдали, как глинистая почва в жаркую погоду обезвожи­вается и растрескивается, видели и лакокрасочные покрытия, которые, растрескиваясь, образуют затейливые узоры или даже шелушатся.

Причина этих явлений - наличие в пленках внутрен­них напряжений. Можно с уверенностью сказать, что более по­ловины наблюдаемых разрушений лакокрасочных покрытий происходит под влиянием внутренних напряжений.

В каких же условиях возникают внутренние напряжения в полимерной пленке? Для объяснения этого необходимо вспомнить, что макромолекулы, имеющие линейное строение, в растворе находятся в развернутом виде. После нанесения лакокрасочного материала (ЛКМ), например нитроцеллюлозного лака, на твердую подложку вязкость пленки в процессе улетучивания растворителя возрастает, макромолекулы начинают сворачи­ваться, сжиматься.

Представим себе макромолекулу полимера в виде малень­кой пружинки, находящейся в растворе в растянутом состоя­нии. По мере улетучивания растворителя пружинка постепенно сжимается, но высокая вязкость раствора этому препятствует. Если вязкость будет возрастать медленно, пружинка успеет сжаться, и внутренние напряжения в пленке будут незначи­тельны.

Если же вязкость будет возрастать быстро (легколету­чие растворители), пружинки - макромолекулы не успеют свер­нуться до полного высыхания пленки, и в ней возникнут внутренние напряжения. При этом прочность пленки окажется пониженной, могут возникнуть трещины, которые в конце кон­цов приводят к разрушению покрытия. *На заметку - при покупке тренажёров для дома стоит обратить пристальное внимание на качество лакокрасочного покрытия.

Или еще пример - так называемый усадочный нитроцеллюлозный лак, содержащий 8-10% нитрата целлюлозы и 90-92% легколетучих растворителей. Он применяется для пропитки ткани, которую натягивают на оперение легких самолетов и планеров. При нанесении лака на ткань растворители улетучиваются, объем, занимаемый жидкой частью лака, уменьшается, лак делается более вязким, молекулы нитрата целлюлозы сближаются, в результате чего пленка значительно уменьшается в размерах. Усадка при этом достигает 1%, а сила натяжения увеличивается с 400 до 600 Н/м (60 кгс/м).

Описанное явление используют при нанесении специальных декоративных лаков. Создают такие условия, при которых растворитель быстро испаряется, макромолекулы не успевают сво¬рачиваться и возникают большие внутренние напряжения. Пленка растрескивается, на ней возникают затейливые узоры. Это один из немногих случаев, когда технологи сознательно стремятся к тому, чтобы в покрытии появились внутренние напряжения.

Может быть и так: пленка цела, на ней нет трещин, но она находится в напряженном состоянии, внутренние напряжения существуют и действуют, и со временем пленка разрушается, причем толчком к этому может послужить, например, резкое охлаждение (см.рисунок). Тогда к имеющимся в пленке внутренним напряжениям добавляются термические напряжения, которые возникают вследствие разности коэффициентов линейного расширения подложки-металла и лакокрасочной пленки. Москвичи, вероятно, помнят, как зимой 1980 г., когда термометр показывал минус 41 °С, лакокрасочное покрытие на некоторых московских трамваях растрескалось и отслоилось, особенно там, где слои покрытия (шпатлевки) были толстые.

Все сказанное приводит к выводу о необходимости ослабить внутренние напряжения для продления жизни покрытия. Вероятно, надо создать такие условия, в которых макромолекулы смогли бы в процессе формирования пленки вернуться в свое привычное состояние, т. е. свернуться. Для этого необходимо, чтобы растворитель возможно дольше находился в пленке.

Однако роль пластификатора не ограничивается только этим. Линейные макромолекулы, как известно, связаны между собой силами Ван-дер-Ваальса: чем ближе друг к другу расположены молекулы, тем энергичнее действуют эти силы. В растворе молекулы полимера находятся на значительном расстоянии друг от друга и не испытывают действия этих сил. По мере улетучивания растворителей молекулы сближаются, и тогда эти силы начинают действовать. Пластификатор, находясь между молекулами полимера, ослабляет действие сил Ван-дер-Ваальса и тем самым дает возможность макромолекулам свернуться.Предположим, что в раствор полимера введено вещество (пластификатор), играющее роль смазки, которая дает возможность макромолекуле свободно свернуться. В нитроцеллюлозном лаке такой своеобразной смазкой является дибутилфталат.