Для отмеривания жидкостей широко применяют ленточные мер­ники. В ленточном мернике внутри резервуара имеются два направляющих стержня, по которым ходит поплавок. Поплавок соединен через блок с гру­зом при помощи стальной ленты. Лента заключена в трубу, чем достигается полная герметичность мерника; в трубе имеется специальное отверстие со смотровым стеклом и установлена стрелка. Проходящая под смотровым стеклом лента снабжена точно градуированными делениями, благодаря чему можно отсчитывать с точностью до полумиллиметра уровень жидкости в мернике. Такой точности нельзя достигнуть в простом мернике.

Насосы применяют, главным образом, коловратные или ротационные, состоящие из двух конических шестерен, при помощи которых весьма удобно осуществлять перекачку вязкой жидкости. Центробежные насосы при­меняют редко. Вообще ротационные коловратные насосы наиболее надежны для лакового производства и оказываются приемлемыми даже при перекачке по трубам густой красочной пасты.

ЛИТЕРАТУРА

1. Крестинский В. Н. Лекции по химии терпенов. Ленхимтехиздат, 1933.

2. А р б у з о в Б.’ Е. ЖОХ ?, 806 (1932).

3. Тихомиров А. За лакокрасочную индустрию 3 (1935).

4. ДринбергА. Я. иТихомировА. Труды ЛТИ, вып.XIV(1947).

5. Коган А. И. МЖД 9-10 П930).

6. Козулин Н. А. ПОХ 7, 359 (1940).

7. Павлов К. Ф. и Ро манко в П. Г. ПОХ VII, 12, 641 (1940;.

8. Киселев В. С. и сотр. ПОХ 9, 494 П939).

9. Бененсон М. В., ПапулинаА. А. Бюллетень Обмен опытом лакокрасочной промышленности 8, 16 (1939).

1. Появление осадка при вызревании зависит как от химиче­ского состава лака, так и от режима варки лака, а также от пои – • менения некоторых сортов канифоли, содержащих изомеры абие­тиновой кислоты.

2. Основные константы лака мало меняются при вызревании в течение 4—6 месяцев. Изменение вязкости зависит от режима варки.

3. Повышение температуры вызревания лаков ускоряет про­цесс выделения осадков.

4. Применение льняного масла, содержащего нежировые сли­ зистые вещества, полимеризованного в присутствии калышево- цинковых стабилизаторов, вызывает несколько большее обра­ зование мути и осадка. р

5. При соблюдении правильного режима приготовления и вы­бора растворителей лаки вызревают уже за 15—20 дней. Введе­ние сиккатива, особенно содержащего свинец, иногда вызывает образование осадка.

Таким образом выделение мути в процессе вызревания масля­ных лаков при правильном ведении процесса как самой варки лаков, так и препарирования входящих в него масляной и смо­ляной частей заканчивается в течение первого месяца вызрева­ния.

Бененсон и Папулина [9] выяснили, что процесс кристаллиза­ции канифоли в лаках в процессе их вызревания зависит от кис­лотных чисел резинатов, входящих в состав тощих лаков. Кислот­ность лака, при которой канифоль не кристаллизуется, должна быть ниже 60.

Масляно-канифольные лаки, отфильтрованные на фильтре , с намывным слоем, после 2-месячной выдержки не дали помутне­ния, между тем фугованные лаки, по наблюдениям Киселеву, давали муть в течение 2—3 недель. Поэтому при применении фильтров с намывным слоем отпадает необходимость в этом про­цессе.

Типизация лаков. В лаковаренных цехах большое значение имеют операции смешения жидкостей, известные под общим на­званием постановки лаков на тип. Во время этих операций путем добавления растворителей понижают до стандартного предела вязкость, добавлением уплотненных масел повышают коэфи-циент жирности или понижают его прибавлением смоляных рас­творов.

Все компоненты, вводимые в лак при его типизации, должны быть свободны от мути и загрязнений. Это относится не только к отстоявшимся растворам полимеризовэнных масел и филь­трованным смоляным растворам, но в ряде случаев и к раствори­телям, так как последние часто содержат взмученную ржавчину из бочек и цистерн.

Для типизации лаков употребляют обыкновенные ме­шалки.

В обычных мешалках не сразу обеспечивается выравнивание концентрации и вязкости лака на различных уоовнях мешалки. С этой точки зрения заслуживают внимания турбинные мешалки.

Смешение жидкостей осуществляют также и в резервуарах, снабженных центробежным насосом, обеспечивающим циркуля­цию и перемешивание жидкости.

2) оптимальная емкость котла для лаков (кроме тощих алкид-ных и копаловых) должна быть в пределах 1,5—6 т;

3) соотношение между диаметром и высотой должно быть вы­брано с таким расчетом, чтобы достигнуть наибольшей уд. по­верхности нагрева на 1 г загрузки [6];

4) котел следует снабдить герметической крышкой с патруб­ками для загрузки сырья, измерительной аппаратуры и приспо­соблением для присоединения к вакуум-магистрали;

5) измерительная самозаписывающая аппаратура должна со­стоять из: лагометра, счетчика для жидких компонентов и ва­куумметра — манометра.

Разбавление лаковых сплавов. При получении масляных ла­ков сплавы в горячем виде разбавляют растворителем.

Обычно температура лакового сплава 280—300°; т. кип. рас­творителя (уайт-спирита, скипидара и т. п.) около 160—180°. Го­рячий сплав целесообразно перекачивать коловратным насосом в мешалку для разбавления и там уже охлаждать его ниже тем­пературы кипения растворителя.

Изменив порядок смешения сплава с растворителем, можно постепенно вводить горячий сплав во все полагающееся по ре­цепту количество холодного растворителя.

Резервуары для растворения лакового сплава снабжены ру­башками, в которых подогревается холодное масло, поступающее в лаковарку. Таким образом одновременно эти резервуары играют роль теплообменников.

Фильтрация. Очистка масляных лаков, проводимая на супер-центрофуге, не обеспечивает, как показала практика, необходи­мой чистоты продукта. Мельчайшие частицы, содержащиеся в ла­ке, не могут быть удалены из него вследствие близости уд. весов лака и его примесей. В ЛТИ разработан и проверен в полуза-• водских условиях метод фильтрации масляных лаков, основан­ный на использовании адсорбционной способности асбесто-цел-люлозной ваты [7J.

Метод проверялся на ряде аппаратов, и в результате было установлено, что осветление масляных лаков может успешно про­водиться на фильтрах с намывным слоем из асбесто-целлюлоз-ной ваты.

Асбесто-целлюлозняя вата изготовляется на асбестовых за­водах под марками ЯК-2 и ЯК-3. Соответственно они могут быть применены для более или менее вязких лаков.

Учитывая несложность самого аппарата и характера работы на нем, а также то, что фильтрация обеспечивает необходимую чистоту лака при давлении в 3—5 м столба фильтруемой жид­кости, следует признать целесообразным выбор указанного ме­тода.

Фильтрация лаков отличается от фильтрации масел тем, что при этом требуются:

1) герметичность фильтров и всей коммуникации трубопро­водов;

2) давление лака, достаточное для преодоления сопротивле­ния фильтрующего материала. Чем выше температура лака, тем ниже его вязкость и, следовательно, потребное давление.

Вызревание. Вызревание лаков представляет собой процесс, в значительной мере влияющий на конечные свойства масляных лаков. Как показывают отдельные работы, в процессе отстаива­ния происходит:

1) коагуляция и осаждение хлопьевидных примесей, незадер­жанных при фильтрации лака;

2) частичное выпадение сиккативов;

3) медленный рост вязкости, вызванный: а) весьма медленно протекающей полимеризацией, б) испарением растворителя (в случае негерметичности отстойников).

Из этих явлений первые два оказывают прямое влияние на вид поверхности лаковой пленки. Поэтому в лаковых основах для красок, применяемых без шлифовки и полировки последнего слоя, операция созревания необходима, что и учитывают заводы, прак­тикующие для этих лаков отстой и созревание. Однако, подма-зочные, рядовые, шлифуемые или полируемые лаки подвергать созреванию не рационально. При решении вопроса о необходи­мости созревания следует учитывать не жирность или рецептуру лака, а метод его применения.

Скорость спекания определяется прочностью заготовки, составом среды, видом и чистотой исходного сырья. Она может быть увеличена использованием ультрадисперсных порошков (0,01…0,1 мкм), увеличением температуры, повышением давления газовой среды (до 1,0…10,0 МПа) и применением бескислородных активаторов (карбидов, силицидов, нитридов бериллия, магния и редкоземельных металлов).

Рассмотренные способы получения нитрида кремния имеют существенные недостатки. Так, у РСНК – значительная пористость (до 10…15%), у ГПНК – дорогостоящий и малопроизводительный процесс, а СНК – характеризуется значительной усадкой (до 15%).

Поэтому с конца 70-х годов стали производить усовершенствованный РСНК, который содержал уже активаторы спекания и подвергался термообработке при температуре 1700…1800°С. При этом плотность материала приблизилась к теоретической, а прочность выросла в 2 раза при усадке в 5…7%.

Для получения качественных сложнопрофильных изделий из нитрида, кремния применяют высокотемпературное газостатическое уплотнение. Суть метода заключается в следующем. Порошковую массу предварительно спрессовывают или спекают, заключают при вакуумировании в оболочку, помещают в газовую среду и нагревают. К среде прилагают давление (до 200 МПа), которое воздействует на поверхность оболочки, подвергая материал всестороннему сжатию и уплотнению. Оболочка изготавливается из кварцевого стекла, сваркой из металла или нанесением покрытий на подложку.

Полученное изделие характеризуется минимальным содержанием пор и окисных добавок, меньшим разбросом механических параметров.

Следует отметить еще одно направление применения керамики— керамические покрытия, наносимые в целях уменьшения эрозии и коррозии па наружную поверхность рабочих и сопловых лопаток, изготовленных как из металла, так и из керамики. Возможно использование и многослойных покрытии, наносимых методами химического или физического напыления. Перспективно применение лопаток с оболочкой из керамики и металлической сердцевиной.

Систематические работы по получению и исследованию керамических материалов применительно к двигателям были начаты в 1953 г. в Англии, а в 1970-1977 г.г. в США, ФРГ и Японии. Ожидается значительное применение керамики в серийных авиационных ГТД с 2000 года. Ведутся работы по созданию полностью керамических двигателей как авиационных, так и для бронетанковой и автомобильной техники.

Если в первых ГГД с неохлаждаемыми лопатками температура газа не превышала 900°С, то в современных с охлаждаемыми – она повышена до 1100…1300 С. Однако охлаждение лопаток ротора турбины, соплового аппарата и жаровой трубы камеры сгорания приводит к непроизводительному расходу воздуха (до 13% производительности компрессора), что ухудшает тягу и экономичность двигателя.

Конструкционная керамика, имея высокие теплоизоляционные свойства и меньшую плотность (до 2,5 раз) позволяет повысить температуру газа на входе в турбину до 1400…1700°С, что повышает КПД на 10… 15%, а удельную мощность на 15… 20%, снижает расход топлива, вес и габариты (на 30… 50%), упрощает конструкцию и уменьшает инерцию вращающихся частей.

После окончания созревания (от 5 до 20 суток) лак перекачивают в на­порный бак над центрофугами, фугуют и сливают в приемный бак, откуда поступает на розлив в тару.

При изготовлении лака № 1 (б. 22) льняное масло нагревают до 280° в течение 15 часов, затем его полимеризуют при 290—300° в течение 18 часов, до повышения вязкости до 3,5—5 мин (по № 7 при 20°). Охла­ждают масло на 5д (1,5 часа), пересасывают в смеситель-теплообменник и дальше поступают^так же, как и для других лаков.

Для „фиксолевых" красок применяют лаки на оксидированном масле. Увеличение срока службы лаков из оксидированных масел объясняется уменьшением в них содержания смол, что оказалось возможным, так как оксидированные масла дают более твердую и блестящую пленку.

Вырабатывают несколько типов фиксолевых лаков. На 1 т фиксолевого лака Т, идущего для изготовления темных эмалей, расходуется (в кг):

Глета свинцового …………… 9,2

Извести-пушонки …………… 1,5

Перекиси марганца …………… 0,2

Глет, известь и перекись марганца предварительно растирают на маляр’ ной олифе. Препарат № 1 готовят так же, как и эфир канифоли, но с иным соотношением составных частей (в кг), а именно: канифоли—163; глицерина — 27; цинковых белил—1,62; извести-пушонки — 0,82. Препарат № 2 содержит: канифоли—353; цинковых белил — 14; извести-пушоыки — 8. Варку лака производят в обычном лаковарочном котле. Льняное масло и препарат № 2 нагревают до 280° и в горячий сплав вливают холодное тун­говое масло, при чем температура падает до 200°. Повторным подогрева­нием температуру доводят до 260—265° и выдерживают сплав при этой температуре около 3 часов. По достижении вязкости слабой литографской олифы вводят при осторожном перемешивании растертую пгрекись марганца и через 15 минут начинают медленно тонкой струей вводить растертые глет и известь.

Вследствие образования соответствующих солей жирных кистот выде­ляются пары воды, вызывающие пенообразование. Перемешивать следует осторожно (в нижней части котла).

Через 15 минут вводят небольшими количествами препарат № 1. Массу перемешивают, подогревают еще раз до 260°, после чего быстро охлаждают ниже 150—160° и прибавляют скипидар. Вязкость полученного лака в 2 раза ниже лака № 1 (по старой номенклатуре № 17).

Холодный лак перекачивают в оксидационный котел, где и подвергают продувке воздухом в течение 50—80 часов.

При продувании воздуха часть скипидара (до 5—10%) испаряется, а часть окисляется, окисляется также и масляно-смоляной сплав. В ре^ зультате окисления вязкость с 15 сек возрастает до 45—60 сек.

В оксидированный лак добавляют растворитель для достижения стан­дартной вязкости, после чего лак перекачивают в отстойники. Фиксолевый лак высыхает от пыли в 3,5 часа, полностью в 48 часов.

При выборе схемы производства лаков горячим путем не сле^ дует руководствоваться унифицированными шаблонами, ибо в за­висимости от типа вырабатываемого лака, местных условий, на­личия аппаратуры и др. соображений схема может довольно су­щественно меняться. Тем не менее некоторые принципы заслу­живают внимания.

Большие заводы, изготовляющие лаковые основы, пользуются стационарными котлами. Обогрев производят углем, дровами, га­зом или нефтяными форсунками (см. стр. 232). Котлы снаб­жены механическими мешалками с индивидуальным приводом.

Тип лаковарочного котла, рассчитанный на крупное производ­ство, должен (см. рис. 44) отвечать следующим требованиям:

Основное преимущество изолированного силиконом кабеля заключается не только в широте интервала его рабочих температур [102]; силикон отличается еще и тем, что продукты его разложения, образовавшиеся при нагре­вании или действии пламени, состоят из кремнезема, не обладающего электропроводностью. поэтому часто можно пользоваться электрическими установками даже после пробоя, пока не будет проведен соответствующий ремонт.

Силиконовые каучуки, содержащие небольшое коли­чество винильных групп, связанных с кремнием, могут быть получены путем сополимеризации полидиметилсилок-санов и полиметилвинилсилоксанов. Такие каучуки можно смешивать с сажей и вулканизовать с применением серы и обычных ускорителей вулканизации. Силиконо­вые каучуки с винильными группами можно вулканизо­вать совместно со взятыми в любом соотношении углеводо­родными полимерами, например натуральным, стироль-ным и нитрильным каучуками или бутилкаучуком. Свойства этих смесей являются промежуточными между свойствами отдельных составных частей. Некоторые вул-канизаты силиконового и бутилкаучука обладают пре­восходными электрическими свойствами и чрезвычайно высокой гибкостью прит емпературах порядка —50° [99].

2) Синтез смешанных эфиров моноглицеридов полимеризованного масла с канифолью.

3) Холодное смешивание раствора полимери­зованного масла с раствором эфира канифоли.

Последний способ наиболее эффективен для тощих лаков; в других случаях лучшие результаты достигаются по способам 1) и 2). Наиболее высокое и стандартное качество достигается при использовании второго способа.

При изготовлении лаков нагревание эфира канифоли с мас­лом сопровождается сухой, перегонкой канифоли, при чем отде­ляются наиболее летучие продукты; часть же кислот раз­рушается с выделением углекислоты и переходит в углеводороды.

Кислоты .канифоли частично конденсируются с глицеридами масла, давая начало смешанным эфирам лаковых оснований.

Продолжительное нагревание канифоли с маслом обеспечивает лаковому сплаву нужную степень вязкости.

Однако нужную степень вязкости можно получить, как уже указывалось, предварительной полимеризацией чистого высы­хающего масла и дальнейшим смешиванием уже готовых полу­фабрикатов. В этом случае канифоль не подвергается сухой перегонке, потери меньше, и лак получается более светлым.

Приготовляя лаковый сплав по способу 3), можно легко регу­лировать степень полимеризации масла, обеспечивая тем самым стандартность получаемого лакового сплава. Однако получение лака холодным смешиванием дает несколько иные продукты, чем уварка масла с канифольными кислотами. Ряд наблюдений при­водит к выводу, что качество тощих канифольно-масляных лаков, полученных на холоду, не уступает качеству лаков, полученных сплавлением; жирные же лаки получаются более высокого ка­чества при уваривании сплавов.

Ниже дается описание способа изготовления нескольких распростра­ненных типов масляно-канифольных лаков тт^п ‘h ‘^9 ~ ^0. & табл. 123 а и б

iH-Xl 1

приведены рецептура и показатели лаков.

Схема процесса производства по способу 3) приведена на рис. 44. Масло тунговое и льняное загружаются из мерников / в лаковарочный котел 2 емкостью 2 мл (1,5 т), снабженный пропеллерной мешалкой, делающей 220 odJMUH (мощность мешалки 1,4 кет). Сначала закачивают тунговое масло, а затем по тому же трубопроводу льняное. Последнее промывает трубопровод от остатка тунгового масла.

Препарат № 2 загружается вручную. После окончания загрузки при работе мешалки посредством кольцевой топки 3 содержимое котла 2 нагре­вают до 250—2553 и перемешивание прекращают. При этой температуре начинается процесс полимеризации, в результате чего температура подни -

Рис. 44. Схема производства масляных лаков.

мается д"о 200°. Масло выдерживают при этой температуре до тех пор, пока вязкость не повысится до 3,5—4′ по воронке Форда № 7 (при температуре 20°). Выделяющиеся при варке пары засасываются в ловушку-дезодоратор 4, в котором необходимое разрежение создается паровым эжектором. Затем

бхлаждают на 50е и пересасывают в смеситель-теплообменник В, в котором создано разрежение 380—420 мм.

Масло в смесителе при работе мешалки охлаждается водяной рубашкой до 170° и при этой температуре заливается из мерников раствор эфира канифоли, из мерника 7 — сиккативы, из мерника 6— растворитель. Смеситель снабжен обратным холодильником 8, возвращающим в смеситель пары уайт-спирита.

Изготовление смолы ведут в аппаратуре, применяемой для получения эфиров канифоли.

При изготовлении канифольно-малеиново-глицериновых смол применяют несколько способов:

Способ I. Предварительно производится конденсация малеиновой кислоты (или ангидрида) с избытком пицерина; берут избыток глицерина (около 80%). Полученный таким образом полупродукт в дальнейшем ис­пользуется для этерификации канифоли. Состав полупродукта следующий (в кг): малеиновой кислоты — 345, глицерина—335.

При работе с матеиновым ангидридом берут 291 кг ангидрида, 54 кг воды и 335 кг глицерина.

Глицерин загружают в котел и подогревают. При 80—90° загружают малеиновую кислоту (или малеиновый ангидрид с соответствующим коли­чеством воды); температуру поднимают до 125—130°. При достижении ука­занной температуры отбирают первую пробу для контроля. Конденсация продолжается до достижения вязкости 105 сп. После выгрузки к продукту добавляют воду во избежание желатинизации.

Испытание полуфабраката производят, смешивая 24 г его с б г воды. Вязкость должна быть 105 сп. Затем проводят при 220—2301 кондевсацию полупродукта с канифолью.

Способ И. Реакция протекает в две фазы; сначала идет конденсация канифоли с малеиновым ангидридом, а затем уже этерификация кислого

конденсата глицерином (аналогично получению искусственных копалов).

Примерная рецептура vb %): канифоли — 81,91, малеиновой кислоты — 4,75, глицерина—13,32.

Канифоль расплавляют и при 159° в течение 1—2 часов добавляют ма­леиновой кислоты, при чем необходимо следить, чтобы температура не опу­скалась ниже 150°.

Затем температуру поднимают сначала до 200° (выдержка в течение 4 часов), а потом до 250° (выдержка в течение 2 часов). К полученному таким образом конденсату добавляют глицерина: первая проба отбирается через 4 часа. При достижении желаемого кислотного числа точки плавле­ния и полной растворимости в бензине и бензоле выдерживают еще в тече­ние 5 часов при 250°.

После повторного определения констант полупродукт выгружают.

Кислотное число должно быть 10—13; т. плавл. 83—97°; вязкость при­близительно 20—^5 сп.

Способ III. Для получения более высокоплавких смол f 100 кг кани­фоли при 140—200° прибавляют 9,5 кг малеиновой кислоты и спустя не­которое время 22 кг пентаэритрита. Смесь нагревают в течение 3 часов при нормальном давлении, а затем в течение 21/2 часов в вакууме до 250—26и°.

Полученная смола имеет кислотное число 20—25, т. плавл. по Кремер-Сарнову 180—190°. Растворяется в ароматических углеводородах, бензоле, ксилоле, бутилацетате и многих других растворителях.

В смеси с льняным и подобными ему маслами дает быстро сохнущие лаки. А. Б.]

Масляно-канифольные лаки

В лаках, содержащих препараты канифоли, масло играет бо­лее важную роль, чем в других масляных лаках. Это объяс­няется значительно более низкой по сравнению с другими смо­лами атмосфероустойчивостью канифольного компонента; ми­нимум необходимой атмосфероустойчивости покрытий обеспечи­вается маслом. Поэтому жирность канифольных лаков выше, чем соответствующих марок других масляных лаков.

Имеются три способа изготовления масляных канифольных лаков.