Глава вторая
ЭМАЛЬЛАКИ
Общие сведения об эмаль-лаках
Эмаль-лаками называются жидкие составы, которые применяются для изготовления обмоточных проводов с эмалевой изоляцией, а также для изолирования отдельных проволок высокочастотных обмоточных проводов, монтажных проводов и т. п.
Обычно эмаль-лаки состоят из двух основных частей: пленкообразующих веществ и растворителя. В последнее время в Советском Союзе на отдельных заводах начинает внедряться новая технология эмалирования, которая предусматривает применение полиэфирных лаков без растворителя. В зависимости от природы пленкообразующих веществ эмаль-лаки можно разделить на две группы: эмаль-лаки на масляно-смоляной основе (растворитель — керосин) и синтетические эмаль-лаки. Эмаль- пленки первых лаков по своим физико-механическим свойствам заметно уступают пленкам на синтетических лаках, и поэтому в последнее время масляно-смоляные лаки успешно заменяются различными синтетическими лаками. В рецептурах некоторых синтетических эмаль-лаков, помимо основного пленкообразующего вещества, характеризующего природу и тип эмаль-лака, предусматривается введение резольных смол, повышающих твердость и механическую прочность эмалевых пленок (поливинилацеталевые лаки винифлекс и металвин, полиамидно-резольные лаки). В других синтетических эмаль-лаках пленкообразующая часть состоит из одного вещества, образующего пленку (полиуретановые, полиэфирные и другие лаки). Синтетические пленкообразующие материалы требуют по сравнению с масляно-смоляными эмаль-лаками химически более активных растворителей. Состав последних определяется природой пленкообразующей части лаков, что подробно освещено ниже.
2-1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПЛЕНКООБРАЗУЮЩИХ ВЕЩЕСТВАХ
К числу пленкообразующих веществ относятся соединения, которые способны при окислении или нагревании образовывать пленки.
Большинство пленкообразователей — либо высокомолекулярные соединения, либо превращаются в таковые в процессе образования пленки. Эти вещества имеют самое разнообразное химическое строение. В кабельной технике широкое применение имеют различные синтетические смолы [производные поливинилового спирта (ацетали), полиэфиры и др.]. В некотором количестве для изготовления эмаль-лаков пока применяются также растительные масла.
В зависимости от характера процесса образования пленки пленкообразующие вещества могут быть разделены на следующие группы:
- Термопластичные пленкообразующие вещества. К таким пленкообразователям относятся полиамидные, поливинилхлоридные и некоторые естественные смолы.
- Термореактивные пленкообразующие вещества. При нагревании пленки этих веществ не плавятся и становятся более хрупкими (бакелитовые, эпоксидные смолы и др.).
- Самоокисляющиеся пленкообразующие вещества, которые способны окисляться на воздухе без нагревания (высыхающие растительные масла и т. п.).
- Пленкообразующие вещества, которые образуют пленку при воздействии катализаторов (некоторые виды полиуретановых смол и т. п.).
Основными факторами, которые влияют на процесс пленкообразования, являются: 1) качество основного пленкообразующего вещества, степень его химической и физической однородности; 2) состав летучего растворителя, его химическое сродство с пленкообразующим веществом, летучесть и прочие физико-химические свойства; 3) состав и количество пластификаторов и других компонентов, входящих в лак и определяющих свойства пленки; 4) физико-химические характеристики лака (концентрация, вязкость и т. п.), продолжительность хранения лака и условия пленкообразования (температура и насыщенность парами растворителя окружающей среды, скорость движения и гигроскопичность воздуха и т. п.).
Добавление в лак пигментов оказывает влияние на скорость испарения растворителя: крупнодисперсные пигменты обычно ускоряют, а мелкодисперсные замедляют испарение.
При образований пленки часто имеет место ее так называемая усадка, которая является результатом того, что при испарении растворителя расстояние между макромолекулами сокращается и начинают действовать силы, притягивающие эти молекулы одну к другой.
Усадка тем меньше, чем меньше содержание растворителя в нанесенном лаке. Чем выше степень полимеризации, тем больше усадка. В производстве эмалированных проводов повышенная величина усадки несколько снижает эластичность эмалевой изоляции. Повышение степени полимеризации (пересушенная эмаль) всегда сопровождается снижением эластичности эмалевой пленки. Значительная усадка вследствие испарения растворителя и части пластификаторов наблюдается у пленок из эфиров целлюлозы, вследствие чего эластичность изоляции проводов, обмотанных такими пленками, с течением времени заметно уменьшается.
В производстве эмалированных проводов существенное значение имеет также величина сил адгезии эмалевой пленки к металлу. На величину последней влияет ориентация полярных молекул при нанесении жидкого лака на металл, которые при образовании твердой пленки остаются вблизи поверхности металла. Можно полагать, что чем больше содержание полярных молекул в лаке и чем выше степень полярности их, а также чем резче выражена способность их к указанной ориентации, тем больше адгезия пленки к металлу. В связи с этим лаки с большими молекулами полимеров должны давать пленки с меньшей адгезией, чем лаки с молекулами меньших размеров, так как последние обладают большей подвижностью и способностью ориентироваться и, следовательно, более прочно приставать к металлической поверхности.
