Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Применение красителей и пигментов. Учебное пособие
.pdf
рубиновый СК, Лак ярко-розовый, а также некоторые неорганические
пигменты, которые используют и для крашения пластмасс [17].
Для определенного ассортимента резиновых изделий (детские игрушки, обувь) применяют покрывное крашение, совмещенное с лакированием этих изделий. Исходным сырьем для изготовления лаков для
резиновой обуви служат высыхающие масла и животные жиры. Основным требованием, предъявляемым к таким лакам, является их прочное
закрепление на поверхности изделий, обеспечение эластичного покрытия с блеском и высокой сопротивляемостью износу [17]. Реже используют лаки, получаемые из льняного масла или из смеси льняного масла
и животных жиров, обработанных серой (взаимодействие серы с маслом способствует ускорению процесса его полимеризации). В качестве
красящего вещества применяют Индулин жирорастворимый, относящийся к кислотным диазиновым красителям [10].
Резиновые игрушки можно окрашивать путем применения красок
и лаков на основе каучуков. Пленки из них обладают хорошей адгезией к резиновой поверхности, достаточным блеском и высокой
устойчивостью к механическим воздействиям и старению.
6. КРАСИТЕЛИ ДЛЯ ПИШУЩИХ РАСТВОРОВ И ПАСТ
Чернила представляют собой водные растворы красящих веществ, содержащие загустители, стабилизаторы и антисептические
вещества, предохраняющие краситель от выпадения в осадок [29, 18].
Основные требования, предъявляемые к красителям для чернил:
высокая растворимость красителя в воде; минимальное содержание
нерастворимого в воде остатка (не более 1 %); достаточная интенсивность написанного на бумаге текста при концентрации красителя
1-2 % для цветных чернил и 4-5 % для черных чернил; рН не менее
1,5 и не более 12, так как в более кислых и более щелочных средах
возможна коррозия пера.
Для получения чернил могут быть использованы следующие красители: для синих чернил – смесь Кислотного ярко-голубого 3 и Кис-
31
лотного фиолетового С, Индулин водорастворимый; для черных чернил – смесь Кислотного зеленого Ж, Кислотного красного 2Ж и Кислотного оранжевого светопрочного; для чернил красного цвета –
Эозин, Кислотные красные Ж, 2Ж; для фиолетовых чернил – смесь
Кислотного фиолетового С и Кислотного голубого, Основные фиолетовые К и С; для зеленых чернил – Кислотный зеленый Ж [17].
Добавление о-фенилендиамина в качестве ингибитора в состав
чернил предотвращает быстрое разрушение материала авторучки.
Ускорению высыхания чернил способствует введение этиловых или
пропиловых эфиров жирных кислот. Для повышения смачивающей
способности чернил и устранения хлопьевидного осадка добавляют
сапонины или их экстракты.
Повышенной устойчивостью обладают чернила, в состав которых
входят танниновая или галловая кислота, сульфат железа, небольшое
количество минеральной или сильной органической кислоты, фенол и
синий органический краситель, например Прямой чисто-голубой [22].
Устойчивость этих чернил обусловлена образованием на бумаге танната или галлата железа. Такие чернила используют для оформления
документов.
Пасты для шариковых ручек представляют собой концентрированные коллоидные системы, состоящие из органических красителей,
синтетической смолы и высококипящих полярных органических растворителей. В некоторых случаях добавляют олеиновую или стеариновую кислоту, стабилизирующую всю систему за счет образования
сольватного слоя вокруг частиц красителей [17]. В состав паст входят
также поверхностно-активные вещества и таннин (для закрепления
красителя на бумаге).
В качестве красителей для таких паст используют спирторастворимые основные красители, растворимые в органических растворителях нитрозины, фталоцианиновые красители, индулины; рекомендуют использовать Кислотный желтый 4КМ и Кислотный оранжевый КМ, Прямой ярко-оранжевый и некоторые другие.
32
На выбор растворителя влияет множество факторов: растворимость смолы и красителя, индивидуальные свойства растворителя (летучесть, вязкость, гигроскопичность), невозможность его взаимодействия с материалом канюли и шарика ручки [21]. В качестве растворителей часто используют 1,2-фенилэтандиол, бензиловый спирт или их
смесь с добавлением моноалкиловых эфиров диэтиленгликоля.
Синтетическая смола в составе паст необходима для придания необходимой вязкости, определенного поверхностного натяжения, создания защитной пленки на бумаге. В основном применяют низковязкие
поликонденсационные смолы различных типов с небольшой молекулярной массой; также могут быть использованы как кислые, так и
нейтральные смолы, совмещающиеся с красителем и способствующие
его растворению [18, 29]. Практическое применение имеют алкидные,
фенолоформальдегидные смолы, модифицированные канифолью и
глицерином, эпоксидные, алкилфенольные смолы и некоторые другие.
7. ПРИМЕНЕНИЕ КРАСИТЕЛЕЙ
В ЛАКОКРАСОЧНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Лакокрасочные покрытия широко используются практически во
всех отраслях народного хозяйства, а также в быту для защиты металлов и неметаллических материалов (пластмасс, дерева, бетона) от
разрушающего действия внешних факторов и для придания окрашиваемым поверхностям декоративного эффекта.
Лакокрасочные материалы представляют собой пастообразные
или жидкие составы, высыхающие с образованием пленки, удерживаемой на поверхности силами адгезии, при нанесении тонким слоем на
твердую поверхность. К лакокрасочным материалам относятся краски, лаки, шпатлевки, грунтовки [14].
Лаки – растворы синтетических или природных пленкообразующих веществ в органических растворителях – используют для получения прозрачных (лассирующих) покрытий.
33
Непрозрачные (укрывистые) покрытия получают при нанесении
шпатлевок, грунтовок, красок, в том числе и эмалевых (эмалей) [17].
Краски представляют собой однородные суспензии пигментов в
пленкообразующих веществах. Краски в зависимости от вида пленкообразующего вещества можно классифицировать следующим образом: 1) водные – клеевые и силикатные (на основе соответственно
водных растворов растительных и животных клеев и жидкого стекла);
2) масляные (на основе высыхающих масел или олиф); 3) эмалевые
(на основе лаков, т.е. растворов синтетических полимеров или олиго-
меров, природных смол, эфиров целлюлозы в органических растворителях); 4) эмульсионные (водные дисперсии синтетических полимеров, водные эмульсии высыхающих масел или алкидных смол). Кроме пигментов, пленкообразующих веществ и растворителей в состав
красок входят наполнители, сиккативы, пластификаторы, стабилизаторы и некоторые другие добавки [16, 17].
Пленкообразующие вещества вводят для обеспечения покрытиям
необходимых физико-механических свойства. В зависимости от характера протекающих при пленкообразовании процессов различают
пленкообразующие вещества двух типов. К первому типу относят
вещества, которые при высыхании не претерпевают химических превращений и образуют пленку в результате физических процессов: испарения воды или органического растворителя («непревращаемые»
пленкообразующие). Ко второму типу относят вещества, содержащие
в макромолекуле функциональные группы (амино-, гидрокси-, карбоксигруппы и т.д.) и образующие пленку в результате химических
процессов полимеризации или поликонденсации («превращаемые»
пленкообразующие). К непревращаемым пленкообразующим веществам относятся эфиры целлюлозы, битумы, перхлорвиниловые смолы; к превращаемым – высыхающие масла, полиуретаны, ненасыщенные полиэфиры, алкидные смолы.
В качестве растворителей для пленкообразующих веществ в зависимости от их химической природы используют углеводороды
(уайт-спирит, толуол, ксилол, скипидар), кетоны (ацетон), спирты
34
(этиловый, н-бутиловый, изобутиловый), эфиры (н-бутил-, пентил- и
этилацетаты, этилцеллозольв) [17]. Часто для растворения применяют
смеси растворителей. Растворителем природных пленкообразующих
веществ (декстрина, казеина) служит вода.
В зависимости от вида связующего, в лакокрасочной промышленности используют пигменты и лаки фталоцианиновых, антрахиноновых и азокрасителей [19]. Требования к прочности зависят от
вида и назначения окрашиваемых изделий.
Пигменты повышают защитные свойства покрытия, придают ему
цвет и укрывистость. Тип применяемого пигмента, а также количественное соотношение между пленкообразующим и пигментом оказывают существенное влияние на важнейшие свойства лакокрасочных покрытий – свето- и влагостойкость, антикоррозийные свойства.
Введение пигментов может приводить к повышению огнестойкости
лакокрасочных покрытий, приобретению бактерицидных свойств,
способности светиться. Важной характеристикой пигмента является
критическая объемная концентрация, превышение которой сопровождается скачкообразным изменением некоторых свойств лакокрасочного покрытия.
При изготовлении лакокрасочных материалов используют неорганические и органические пигменты [19]. Иногда для сохранения
прозрачности окрашенной пленки в лаки вводят растворимые органические красители.
Введение наполнителей (25-50 % от массы пигмента) приводит к
улучшению свойств лакокрасочных материалов и эксплуатационных
характеристик лакокрасочных покрытий (прочности, свето-, влаго- и
термостойкости), также удобно для экономии пигментов в составе
красок. В качестве наполнителей используются неорганические природные (мел, тальк, слюда, каолин) и синтетические (оксид алюминия, карбонат бария) вещества [17].
Для улучшения свойств лакокрасочных материалов также используют пластификаторы. Пластификаторы вводят в состав полимеров и пленкообразователей для придания им эластичности и пониже-
35
ния температуры, при которой данный полимер приобретает хрупкость. Введение пластификатора увеличивает прочность на удар и
обеспечивает большее удлинение при разрыве. Однако пластификатор снижает твердость и прочность покрытия при растяжении. Количество вводимого пластификатора зависит от содержания пигмента и
наполнителя, природы пленкообразующего вещества и составляет
5-40 % от массы пленкообразующего вещества [16, 17]. Пластификаторами служат сложные эфиры (фосфаты, фталаты), невысыхаю-
щие алкидные смолы, невысыхающее касторовое масло и др.
Для ускорения высыхания красок на основе растительных масел в
них вводят сиккативы (до 5 %) – линолеаты, нафтенаты, резинаты, ок-
таноаты кобальта, свинца, марганца, реже – кальция, цинка. Количество
добавляемого сиккатива должно строго лимитироваться, так как с повышением его концентрации ускоряется старение покрытий [19].
В состав красок вводят также стабилизаторы, замедляющие
процессы деструкции пленкообразующих под действием света, окислителей и других факторов и тем самым продлевающие срок службы
покрытий.
Для покрытий автомобилей нитроэмалями и эмалями на основе
синтетических смол из органических красителей применяют только
особо светопрочные, термостойкие, миграционноустойчивые2 пигменты и лаки классов фталоцианиновых, диоксазиновых, полициклических кубовых, азокрасителей и хинакридонов.
Красящие вещества для крашения древесины подразделяют на
красители, протравы и пигменты [31].
Красители – это вещества, растворимые в воде, спирте и других
жидкостях и образующие прозрачные растворы, которые изменяют
2
Миграцией называют способность некоторых пигментов выделяться на по-
верхности окрашенной пленки (лакокрасочные покрытия) или окрашенного в
массе материала (резины, пластические массы) и накрашивать соприкасающийся
слой, например неокрашенную часть материала. В большинстве случаев только
пигменты, не обладающие такой способностью, т.е. миграционноустойчивые,
представляют интерес для лакокрасочной, резиновой промышленности и для
промышленности пластических масс.
36
цвет древесины без затемнения естественной текстуры. Красители в
зависимости от степени дисперсности растворов проникают на различную глубину в ткани материала и придают ему соответствующую
окраску. В деревообработке крашение применяют для усиления естественного цвета древесины, имитации ценных пород древесины и т.д.
Красители используются в виде водных и спиртовых растворов
1-3 %-ной концентрации [31].
По происхождению красители для древесины подразделяются на
две группы: естественные и синтетические.
Из красителей естественного происхождения широко применяется коричневый краситель под названием Ореховая морилка, или Ореховый бейц. Красящими веществами в красителе являются гуминовые кислоты, содержащиеся в некоторых почвах, торфе. Гуминовый
краситель хорошо растворяется в воде, окрашивает древесину в ровный коричневый цвет различных оттенков, обладает высокой светостойкостью, превышающей большинство синтетических красителей.
Он хорошо смешивается с синтетическими красителями прямой и
кислотных групп [31].
Синтетические красители – это сложные органические вещества,
являющиеся производными циклических углеводородов – бензола,
нафталина, антрацена и др. Сырьем для синтетических красителей
служит каменноугольная смола, получаемая при коксовании каменного угля [31].
Химическая промышленность выпускает и готовые смесевые
красители для древесины: красновато-коричневые NN 3 и 4; краснокоричневые NN 33 и 34; светло-коричневые NN 5, 6, 7, 16 и 17; темно-коричневые NN 8 и 9. Названия красителей состоят из двух и более слов и буквенных обозначений, характеризующих группу красителя, цвет, оттенок, особые свойства и назначение.
Протравы – это разновидность красящих веществ, химикаты
(хлорное и сернокислое железо, хлорная и сернокислая медь, хромовокислый калий и др.), сами по себе не являющиеся красителями, но
которые, вступая в химическую реакцию с дубильными веществами,
37
содержащимися в некоторых породах древесины, окрашивают ее.
Этот способ крашения называют травлением [31].
Пигменты – тонкоизмельченный порошок того или иного цвета.
Пигменты не способны закрепляться на поверхности окрашиваемого
изделия и поэтому применяются в смеси с каким-либо пленкообразующим материалом (клеем, маслом), закрепляющим пигмент на поверхности изделия. Пигменты бывают неорганические (естественного
или искусственного происхождения) и органические [31].
8. ПРИМЕНЕНИЕ КРАСИТЕЛЕЙ
В ПОЛИГРАФИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
В русской терминологии различают печатные краски, печатные
чернила и тонер [27].
Печатная краска – гетерогенная коллоидная система, состоящая
из высокодисперсных частиц пигментов (лаковых пигментов), равномерно распределенных и стабилизированных в жидкой фазе связующего вещества. Дополнительно в печатную краску вводят ряд компонентов, улучшающих ее печатные свойства или придающих краске
специальные свойства, например, изменение цвета под воздействием
определенных излучений или химических растворов [27].
Пигменты, используемые в полиграфии, – тонкодисперсные
окрашенные порошки (включая белый и черный цвет), нерастворимые в воде, органических растворителях и пленкообразующих веществах (маслах, смолах и др.). Пигменты образуют при растирании со
связующими веществами дисперсии, называемые красками.
По происхождению пигменты делят на природные и синтетические, по составу – на минеральные и органические, по цвету – на
ахроматические (белые, серые, черные) и хроматические (цветные).
Минеральные пигменты почти не находят применения для изготовления офсетных печатных красок.
В качестве органических пигментов, полученных методом органического синтеза, используют азопигменты, производные антрохи-
38
нона и другие классы химических соединений. Так, в полиграфии
применяются яркие и в то же время умеренно прочные моноазопигменты и лаки, получаемые на основе 2-нафтола и различных замещенных аминов ароматического ряда. Пигменты и лаки этой группы
имеют красные, оранжевые и вишневые тона. Особое значение для
получения ярких голубых и зеленых красок приобрели фталоцианиновые пигменты. Они отличаются яркостью тонов и исключительной
прочностью. В виде так называемых основных лаков применяются
нерастворимые соли основных арилметановых красителей (в том
числе ксантеновых), образующиеся при осаждении красителей гетерополикислотами (например фосфорновольфрамомолибденовой) [15]. Эти лаки обладают высокой светопрочностью и яркостью,
свойственной арилметановым красителям, но они неустойчивы к действию некоторых органических растворителей и щелочей. Кроме основных лаков, из арилметановых красителей в полиграфии имеет
определенное значение пигмент синий трифенилметановый (Рефлекс
голубой, Бронзовый голубой) [15].
При изготовлении черных печатных красок в качестве пигмента
применяется сажа (технический углерод).
Чернила – красящий материал для струйных принтеров, письма и
работы художника, редко используется в полиграфии в глубокой и
флексографской печати. Чернила состоят из красящего вещества и
растворителя (воды, спирта или любого другого вещества, растворяющего краситель). При разведении чернил водой ими можно работать
как акварелью [27].
Тонер – красящее вещество в виде порошка, применяемое в репрографических копировально-множительных аппаратах, в некоторых способах цифровой печати и лазерных принтерах для создания
изображения [27].
Печатные краски подразделяются по характеру печатной продукции, для которой предназначены. Например: иллюстрационные, газетные, афишные, переплетные и др.
39
Все сорта и виды красок обладают различными свойствами, главными из которых являются следующие [27]:
− определяющие внешний вид красок красочного оттиска: цвет,
оттенок, степень блеска, кроющая сила, прозрачность, мутность. Так,
например, серия черных красок имеет самые различные оттенки, а
отпечатки обладают различной степенью блеска;
− определяющие поведение краски в процессе печатания (печат-
но-технические свойства): вязкость (консистенция), липкость, скорость высыхания на оттиске, прочность закрепления на различных
сортах бумаги, степень проникновения краски в толщу бумаги;
− определяющие стойкость красок и красочных оттисков к раз-
личным внешним воздействиям: светопрочность, водопрочность,
кислотопрочность, щелочеустойчивость.
Пигменты и лаки, предназначенные для полиграфии, должны
иметь чистые оттенки, быть устойчивыми к ряду растворителей (не
растворяться в них), в том числе органических, иметь определенную
маслоемкость.
В зависимости от их назначения к пигментам и лакам для полиграфической промышленности предъявляют разные требования. Так,
для некоторых видов печати (трех- и четырехцветная печать) необходимы лассирующие красители, для других видов печати – кроющие
(укрывистые).
Ассортимент печатных красок весьма широк. Все они также подразделяются на несколько видов и сортов в зависимости от способа
печатания. Краски могут быть типографские (для печатания способом
высокой печати), офсетные, для глубокой печати, для трафаретной
печати и др.
Краски для глубокой печати изготовляются на бензольносмоляных, спирто-смоляных и спирто-водно-клеевых связующих веществах. Краски для глубокой печати – жидкие, и их связующие вещества легко и быстро испаряются в процессе печатания и сушки.
Краски для флексографской печати представляют собой водноспиртовые растворы различных красителей.
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]