эмали

ЭМАЛИ

1) Тонкие стеклообразные покрытия (финифть, стеклоэмаль), наносимые на изделия из металлов и их сплавов и закрепляемые обжигом. Характеризуются высокой твердостью, коррозионной стойкостью, износо- и жаростойкостью. По назначению Э. подразделяют на техн. и художественные, по внешнему виду — на прозрачные и непрозрачные (тушеные), белые и цветные.

Технические Э. наносят на изделия из чугуна, стали, алюминия и сплавов легких металлов. Подразделяют на грунтовые и покровные. Грунтовые Э., содержащие 50–60% SiO₂, 2–8% Al₂O₃, до 30% В₂O₃, 12–30% Na₂O, 4–10% CaO и др. оксиды (до 10 наименований), наносят на изделия первым, грунтовым слоем, который хорошо сцепляется с металлом. Для усиления сцепления с металлом вводят т. наз. оксиды сцепления — Co₂Oз, Ni₂O₃, MoO₃.

Покровные Э., наносимые на грунтовые, подразделяют на непрозрачные (белые, окрашенные) и прозрачные (бесцв., окрашенные). Они содержат те же оксиды, что и грунтовые, и, кроме того, SnO₂, Sb₂O₅, ZrO₂, TiO₂, фториды щелочных металлов, выполняющие роль глушителей (иногда Э. классифицируют именно по составу глушителей). В состав окрашенных Э. входят также пигменты (оксиды Mn, Cu, Со, Cr, Ni), люминофоры и др.

Технология производства Э. включает: составление шихты, содержащей разл. стеклообразующие материалы (кварц, кварцевый песок, сода, поташ, мел, полевой шпат, глина, каолин, бура) и спец. добавки (см. выше); плавление шихты [для фриттованных (предварительно сплавленных) Э.] при температуре 1150–1450 °C до получения стеклянных гранул; размалывание гранул до получения пудры (помол без воды) или устойчивого шликера (помол с водой и смешивание со связующими компонентами). Устойчивый маловязкий шликер обычно содержит 30–40% по массе воды, 5–10% глины, 0,1–0,5% электролитов (сода и др.), огнеупорные наполнители, при необходимости, — 3–8% глушителей, 1–5% пигментов и орг. красителей. Нефтриттованные Э. получают размолом (без плавления) в воде исходных материалов.

Шликер или пудру наносят на предварительно подготовленную (обезжиренную, протравленную, очищенную песком) поверхность металла погружением, обливом, пульверизацией, электростатич. напылением, электрофорезом и др. способами; пудру часто наносят напылением с помощью вибросит на поверхность, нагретую до 600–800 °C. Изделия, покрытые грунтовой Э., сушат в конвейерной сушилке при 150–180 °C, после чего в два слоя наносят покровную эмаль. Каждый слой Э. обжигают отдельно в камерных, туннельных и др. печах.

В зависимости от исходного состава оксидов и температуры обжига Э. бывают легко- и тугоплавкими, в зависимости от фазового состава покрытия — стеклообразными и стеклокристаллическими (ситаллизированными). Оптимальные температуры обжига Э. для изделий из чугуна и стали: грунтовых — 850–980 °C, покровных — 800–920 °C; из алюминия и его сплавов -530–580 °C; из благородных и цветных металлов -750–850 °C; из тугоплавких металлов и сплавов — до 1600 °C. Для получения качественных покрытий расплавленные Э. должны хорошо смачивать металл; при этом вязкость расплавленной Э. не должна превышать 100 Па x с, а величина ее поверхностного натяжения — 300 Н/м.

На изделия, обработка которых при высокой температуре недопустима, Э. наносят дуговым или высокочастотным плазменным напылением (температура поверхности не более 200 °C).

Продолжительность обжига покрытия 3–4 мин для мелких изделий и до 30–40 мин для крупных; обычная толщина Э. 0,07–0,02 мм, в случае толстостенных изделий хим. аппаратуры — до 1–2 мм (2–3 слоя грунтовой Э. и до 7 слоев покровной). Наличие большого количества слоев способствует релаксации возникающих при охлаждении напряжений, обусловленных различием температурного коэф. линейного расширения Э. и металлов. Во избежание образования дефектов эти напряжения не должны превышать 50–100 МПа для стеклообразных Э. и 150–200 МПа для стеклокристаллических. Готовые покрытия иногда расписывают красками на основе окрашенных оксидов или солей металлов.

Техн. Э. предназначены для увеличения износостойкости разл. аппаратов в хим., пищевой и фармацевтич. промышленности, эксплуатирующихся в агрессивных средах. Их наносят также на изделия бытового назначения (посуду, холодильники, санитарно-техн. и электроосветит. аппаратуру), некоторые архитектурно-строительные облицовочные детали, дорожные знаки и пр.

Художественные Э. обычно наносят для украшения изделий из цветных и благородных металлов. Содержат обычно те же оксиды, что и техн. Э. Толщина эмалевого покрытия обычно не превышает 0,01 мм. На ювелирные изделия эмалевые составы, в т. ч. многоцветные, накладывают вручную. В зависимости от техники наложения и закрепления Э. наз. выемчатыми, перегородчатыми, расписными, поливными, по рельефу, по скани и др.

Э. известна с глубокой древности (Др. Египет), в Византии в 10–12 вв. использовалась при художественных работах по золоту, на Руси известна с 11 в. Для покрытия изделий техн. назначения применяют с кон. 17 в.

^{Лит.: Локшин В. Я., Технология эмалирования металлических изделий, 2 изд., М., 1955; Технология эмали и эмалирования металлов, 2 изд., М., 1965; Аппен А. А., Температуроустойчивые неорганические покрытия, 2 изд., Л., 1976; Химическая технология стекла и ситаллов, под ред. Н. М. Павлушкина, М., 1983.}

_{И. Я. Гузман}

2) Эмалевые краски (лаковые краски) — суспензии высокодисперсных пигментов и наполнителей в лаках. При нанесении на поверхность образуют непрозрачную пленку, превращающуюся после высыхания в лакокрасочное покрытие, по внешн. виду напоминающее стеклообр. эмаль (см. выше).

По природе пленкообразующего вещества (лака) различают Э. на основе алкидных, полиэфирных, феноло-альдегидных, перхлорвиниловых и эпоксидных смол, полиуретанов, полиакрилатов, нитратов целлюлозы, кремнийорг. олигомеров и др.

В качестве пигментов в Э. используют цинковые, свинцовые и титановые белила, охру, литопон, сажу, сурик, оксиды Cr и Fe, орг. пигменты; в качестве наполнителей — тонкодисперсные порошки мела, слюды, талька, каолина, Al₂O₃, BaCO₃ и др. Растворителями (разбавителями) служат орг. вещества, не вызывающие хим. превращений пленкообразователей и испаряющиеся в процессе высыхания, напр. спирты и моноэфиры гликолей — для феноло-формальдегидных смол, углеводороды — для алкидных смол и битумов, кетоны и сложные эфиры — для нитратов целлюлозы. Другие компоненты — пластификаторы, сиккативы, стабилизаторы, диспергаторы, ПАВ, матирующие добавки (напр., воски, А1-соли жирных кислот и кислот канифоли). При введении спец. добавок, напр., бентонита или тонкодисперсного SiO₂, образуются обратимые коагуляционные (тиксотропные) структуры, благодаря которым Э. утрачивают текучесть и могут удерживаться на вертикальных поверхностях.

Получают Э. диспергированием (перетиром) тонкоизмельченных пигментов и наполнителей в пленкообразователе. Содержание сухого вещества 25–60% по массе, отношение к количеству пленкообразователя от 3:1 до 5:1. Наносят Э. на специально подготовленную поверхность или по грунтовкам валиком, кистью, распылением либо др. способами (см. лакокрасочные покрытия) в неск. слоев (с сушкой каждого нанесенного слоя).

Формирование пленки Э. на поверхности происходит как в результате испарения растворителей при комнатной температуре, так и в результате хим. взаимод. компонентов при разл., в т. ч. повышенных, температурах. Так, напр., пленкоооразование Э. на основе высыхающих алкидных смол происходит в результате окислит. полимеризации пленкообразователя, полиэфирных смол — в результате сополимеризации с мономерами, входящими в состав растворителей, эпоксидных — в результате взаимод. с отвердителем, который вводят в композицию непосредственно перед нанесением на поверхность. Толщина эмалевых покрытий обычно не превышает 100 мкм, для тиксотропных Э.-350 мкм.

Покрытия обладают удовлетворит. атмосферостойкостью (при правильном нанесении и сушке — до 4–6 лет), достаточно высокими декоративными свойствами, медленно набухают в воде. Применяют Э. для получения защитных и декоративных покрытий по металлу, дереву, пластмассе и др. материалам.

^{Лит.: Энциклопедия полимеров, т. 2, М., 1974, с. 10–30. См. также лит. при ст. лакокрасочные покрытия.}

_{Н. В. Майорова}