1.3 Применение и свойства олиф
Производство красок
Масляные и алкидные олифы используются для приготовления красок. Из экономических соображений чаще на изготовление обычных масляных красок идут алкидные олифы, как более дешёвые. Натуральные масляные олифы чаще используются для разведения густотёртых красок. Композиционные олифы в лакокрасочном производстве применения не нашли, главным образом, из-за крайне низкого качества получаемого покрытия.
Обработка поверхностей
Все виды олиф используются для пропитки и покрытия деревянных поверхностей и различных изделий из дерева.
Стойкость большинства олиф к атмосферным воздействиям уступает другим доступным средствам защиты поверхностей, поэтому применение олиф в чистом виде (не в составе красок) для наружных работ ограничено. Использовать натуральную олифу, самую дорогую из всех олиф, для наружных работ в настоящее время вообще нет никакого смысла — покрытие придётся постоянно обновлять, что очень дорого и непрактично. Использовать натуральную олифу для предварительного покрытия поверхностей под покраску также бессмысленно, так как для этого лучше подходит более дешёвые олифы — оксоль и алкидные. Стойкость к атмосферным воздействиям максимальна у алкидных олиф — покрытие алкидной олифой приблизительно вдвое долговечнее, чем любой масляной олифой. В любом случае лучше использовать олифу в наружных работах только в качестве предварительного покрытия под последующую покраску.
Для внутренних работ, с точки зрения удобства использования и экологичности, преимущество имеет натуральная масляная олифа — она практически не пахнет, покрытие не выделяет вредных для здоровья веществ, работа по покрытию также не связана с вредом для здоровья. Но из-за дороговизны этой олифы чаще для внутренних работ применяют оксоль (или алкидные олифы). Из-за пахучести оксоли работы с нею необходимо производить в хорошо проветриваемом помещении. До полного высыхания нанесённое покрытие продолжает выделять пары уайт-спирита, из-за чего в помещении до нескольких суток сохраняется характерный запах.
Композиционные олифы, как правило, токсичны, причём не только в период высыхания — поверхность, покрытая композиционной олифой, может продолжать пахнуть и выделять вредные вещества в течение нескольких лет после нанесения покрытия. Поэтому композиционные олифы могут использоваться только для обработки деревянных и других пористых поверхностей при наружных работах, а также в нежилых помещениях с хорошей вентиляцией. Их не рекомендуют применять для внутренних работ в квартирах и других жилых помещениях.
Олифа есть высыхающее масло, в котором способность высыхания усовершенствована искусственно; на практике лучшими сырыми материалами для приготовления олифы следует считать масла: льняное и конопляное. Другие масла, которые к тому же довольно дороги, для приготовления олифы применяются редко. Льняное масло (отстойное) состоит из смеси глицеридов: линолеина, пальмитина, олеина, миристина и следов стеарина; преобладающий глицерид — линолеин — более 80 % веса масла; остальные составляют, вместе около 15 %; кроме того, сырое льняное масло содержит в растворе белковые вещества и воду — около 4 %.
В сыром натуральном виде льняное масло проявляет свою способность высыхания весьма медленно: высыхание происходит за счёт поглощения кислорода воздуха. Масло, высыхая и уменьшаясь в объёме, увеличивается в весе, а анализ высохшего продукта подтверждает прибыль кислорода в составе. Если на масло действовать избытком кислорода и высокой температурой, способной разлагать составные части масла, препятствующие его высыханию, то ускоряется процесс окисления масла и получается продукт более способный к высыханию. Способностью некоторых металлических окислов действовать окислительно пользуются для приготовления искусственных высыхающих масел, которые в торговле называются олифа и которые должны быть способны, в тонком слое, при доступе воздуха, света и теплоты, высыхать быстро и в течение 10-20 часов превращаться в прозрачную, блестящую, бесцветную каучукообразную плёнку. Это свойство олифы даёт ей обширное применение в малярном, литографском и типографском деле, в производстве масляных лаков и пр. Олифа, обладающая вышесказанными свойствами, служит незаменимым материалом в приготовлении масляных красок для малярных целей, где в красочном слое образующееся из неё твёрдое вещество является цементом, прочно и однородно соединяющим частицы сухих красок, и даёт плотную, эластичную и однородную оболочку, блестящую и устойчивую против сырости, действия воздуха и пр.
Изготовление
Процессом превращения масла в олифу достигается выделение и частью разложение глицерина, удаление воды, выделение белковых веществ в виде осадка и, наконец, насыщение свободных жирных кислот основными окислами таких металлов, соли или мыла которых могли бы легко растворяться в окисленной линолеиновой кислоте или выделяться в виде нейтральных твёрдых осадков. Для приготовления олифы следует предпочитать старое, сухое, отстойное льняное масло. В последнее время производство олифы ведётся заводским способом и достигло больших размеров, в особенности на маслобойных заводах, где олифа, как обработанный и пользующийся широким спросом продукт, содействует более обширному сбыту масла.
Заводское производство олифы представляет собой следующие три главные операции:
· отстойка масла
· масловарение
· отстойка
Отстойка масла
Часто отстойка масла усложняется его отбелкой. Отстойка масла производится обыкновенно в железных баках, форма которых не играет роли, а размеры и количество зависят от размеров производства. Если производство олифы ведётся круглый год непрерывно, то запас отстойного масла должен отвечать двухмесячной потребности. Специальные приспособления баков ограничиваются размещением трёх выпускных кранов по высоте баков; верхний кран устанавливается на половине высоты, средний на 1/5 высоты, считая от дна бака, и нижний кран помещается на уровне самого дна; он служит для спуска масляной грязи, которая собирается в отдельный бак — сборник для дальнейшего, более продолжительного отстоя. Масляные отстойные баки должны быть размещены в отапливаемых помещениях, где температура зимой желательна не ниже 12 °C. Отстойка начинается с верхних слоёв масла, спуск которого возможен после 5-6 дней верхними кранами; через следующие 5 дней спускается порция средним краном, после чего бак может быть наполнен новым маслом. После каждых 4-х отстоев следует спускать масляную грязь и очищать бак.
Масловарение
Отстойное масло поступает в другое отделение — масловарку, где установлены масловарочные котлы. Переливку масла из баков в котлы производят с помощью насосов и системы труб. Варение масла практикуется двояко: на голом огне и перегретым паром. Второй способ применяется обыкновенно на маслобойных заводах, тогда как первым пользуются на специальных олифных заводах, потому что олифа, варёная на голом огне, отличается лучшими качествами и пользуется лучшим спросом. Варка масла на голом огне производится в медных котлах, вмещающих за раз от 819 до 1638 кг. масла. Котлы имеют цилиндрическую форму с выпуклыми днищами и выпуклыми крышками, герметически закрывающими верхнюю часть котлов. Каждый котёл имеет отдельную печь, куда вмазывается до верхнего края; печь устроена так, что дымоходы винтообразно обхватывают значительную боковую поверхность котла; топка ведётся дровами, продукты горения поступают в общий для всех печей боров, отводящий газы в заводскую трубу. Круглое отверстие в крышке, достаточное для засыпки нужных химических препаратов и плотно закрывающееся отверстие для термометра, отверстие в центре крышки котла, через которое проходит ось механической мешалки, трубка, приводящая масло в котёл, и трубка 3—4 дюймов в диаметре, отводящая газы, выделяющиеся во время варки масла — составляют всю арматуру масловарочного котла, помещающуюся в верхней его части, то есть в крышке самого котла, которая снимается только в случаях очистки котла или его ремонта. Дно котла имеет свою трубку с наружным краном для спуска готовой, сваренной олифы в холодильный сборный бак. Газы, выделяемые маслом во время варки, отводятся в дымовую трубу. Мешалка, которой снабжается котёл, состоит из железной оси, одним концом упирающейся в дно котла, снабжённое для этой цели гнездом, другим концом проходит крышу котла и оканчивается конической шестернёй. По оси мешалки, внутри котла, расположены крылья перпендикулярно оси по всей её длине. Вращательное движение мешалки уравнивает температуру внутри котла и препятствует как пригоранию масла, так и образованию осадков. Варка масла на голом огне продолжается 4—5 часов, причём поддерживается температура от 260 до 280 °C Общеупотребительными химическими препаратами для приготовления олифы служат: окислы и соли свинца, окислы и соли марганца, соли цинка, железа и меди. Применением упомянутых препаратов легко уяснить процесс превращения масла в олифу. При варке масла с металлическими окислами и солями происходит не только обогащение масла кислородом, но и нейтрализация жирных кислот. Кислород, соединяясь с линолеиновой кислотой, образует, по Мульдеру, линоксин, который, по мере образования, растворяется в линолеиновой кислоте и делает её более восприимчивой к поглощению кислорода воздуха; высокая температура разлагает глицерин, обугливает и свёртывает белковину; жирные кислоты, освобождаясь от глицерина, соединяются с металлическими основаниями и образуют жирные соли, мыла, легко растворимые в остальной массе изменённого по составу масла. Таким образом, металлические соли входят химически в состав варёного масла — олифы, и своим присутствием могут влиять на её свойства и прочность. Избыток содержания металлических солей вредит достоинству олифы и потому злоупотреблять ими не следует; только известная, определённая пропорция может быть полезной. Свинцовые соли дают с маслом твёрдые мыла, который, высыхая, делаются хрупкими; избыток этих солей уменьшает эластичность слоя высохшей олифы. Кроме того, олифа, содержащая в растворе свинцовое мыло, весьма чувствительна к сернистому водороду, в малых количествах обыкновенно присутствующему в воздухе; а в красках, имеющих в составе серу, такая олифа изменяет и грязнит колер. Железные соли с маслом дают тёмно-коричневое мыло, которое, растворяясь в олифе, темнит последнюю и может влиять на цвета красок, чувствительных к железу. Марганцовые и цинковые соли дают белое мягкое мыло, не влияющее на свойства олифы; медное мыло окрашивает олифу в зелёный цвет, который в тонком слое олифы почти не заметён. Медное мыло мягко и эластично, подмесь его не только безвредна, но улучшает качества высохшего олифного слоя; последний, будучи пропитан медной солью, обладает замечательной устойчивостью против разрушительных влияний атмосферы. Свойства медных солей в отношении к олифе послужили поводом к новому изобретению, металлизированной олифы. Металлизация олифы и масляных лаков основана на насыщении масла солями меди во время варки; такая олифа обладает замечательной прочностью в красочном высохшем слое и как бы теряет свой органический характер, что и послужило поводом изобретателю назвать её металлизированной, в отличие от обыкновенной малярной олифы. Для варки обыкновенной олифы в большинстве случаев применяют свинцовые окислы и соли: сурик, белила, зильберглет и свинцовый сахар. Это самый скорый и дешёвый способ; чтобы этими средствами получить возможно хорошую олифу, надо соблюдать известную пропорцию: обыкновенно берут на 10 пудов сырого масла 1-1,5 фунта свинцового сурика или зильберглета и 1/2 фунта свинцового сахара. Скоро высыхающую олифу можно приготовить только на свинцовых окислах, увеличивая их пропорцию; такая олифа должна высыхать в течение 12 часов. Более быстрое высыхание свидетельствует об избытке примеси свинца и вредно отражается на качестве высохшего олифного слоя. Медленное высыхание олифы представляет другие важные неудобства, оно замедляет работу и затрудняет располагать временем производства наружных покрасок, что является весьма невыгодным условием при исполнении работ. Способность окислов и солей других металлов, при варке масла содействовать скорости его высыхания, можно представить в следующем порядке: масло варёное на окислах марганца высыхает в 24-28 часов; на солях меди — сохнет 40-48 часов; на окиси цинка — требует 4 суток времени для полного высыхания, на солях ртути — сохнет 8 суток. Эти данные объясняют необходимость комбинации указанных препаратов, чем на практике и пользуются; так, например, соли свинца, смешанные с солями марганца, дают О., высыхающую в течение 14 часов; на солях меди готовится олифа, высыхающая в 24 часа, и т. п. В иностранной технической литературе встречаем многие наставления и рецепты приготовления олифы, не имеющие в наше время практического значения, например Винклер советует варить масло с окисью цинка, прибавляя немного окиси свинца; Миллер предлагает обрабатывать масло соляной кислотой, а Йонас даёт рецепт обработки масла азотной кислотой до начала варки и т. д. Все вещества, способствующие высыханию масла, в малярной технике называются сикативами.