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% А1₂О₃, до 30% В₂О₃, 12-30% Na₂О, 4-10% СаО и др. оксиды (до 10 наименований), наносят на изделия первым, грунтовым слоем, к-рый хорошо сцепляется с металлом. Для усиления сцепления с металлом вводят т. наз. оксиды сцепления - Со₂Оз, 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 Мn, Сu, Со, Сr, Ni), люминофоры и др.
Технология произ-ва 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 т-ре 1150-1450 °С 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) пов-сть металла погружением, обливом, пульверизацией, электростатич. напылением, электрофорезом и др. способами; пудру часто наносят напылением с помощью вибросит на пов-сть, нагретую до 600-800 °С. Изделия, покрытые грунтовой Э., сушат в конвейерной сушилке при 150-180 °С, 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 т-ры обжига Э. бывают легко- и тугоплавкими, в зависимости от фазового состава покрытия - стеклообразными и стеклокристаллическими (ситаллизированными). Оптимальные т-ры обжига Э. для изделий из чугуна и стали: грунтовых - 850-980 °С, покровных - 800-920 °С; из алюминия и его сплавов -530-580 °С; из благородных и цветных металлов -750-850 °С; из тугоплавких металлов и сплавов - до 1600 °С. 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 к-рых при высокой т-ре недопустима, Э. наносят дуговым или высокочастотным плазменным напылением (т-ра пов-сти не более 200 °С).
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 кол-ва 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. пром-сти, эксплуатирующихся в агрессивных средах. Их наносят также на изделия бытового назначения (посуду, холодильники, санитарно-техн. и электроосветит. аппаратуру), нек-рые 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 пов-сть образуют непрозрачную пленку, превращающуюся после высыхания в лакокрасочное покрытие, по внешн. виду напоминающее стеклообр. эмаль (см. выше).
По природе пленкообразующего в-ва (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 Сг и Fe, орг. пигменты; в качестве наполнителей - тонкодисперсные порошки мела, слюды, талька, каолина, А1₂О₃, ВаСО₃ и др. Р-рителями (разбавителями) служат орг. в-ва, 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 к-т и к-т канифоли). При введении спец. добавок, напр, бентонита или тонкодисперсного SiO₂, образуются обратимые коагуляционные (тиксотропные) структуры, благодаря к-рым Э. утрачивают текучесть и могут удерживаться на вертикальных пов-стях.
Получают Э. диспергированием (перетиром) тонкоизмельченных пигментов и наполнителей в пленкообразователе. Содержание сухого в-ва 25-60% по массе, отношение к кол-ву пленкообразователя от 3:1 до 5:1. Наносят Э. на специально подготовленную пов-сть или по грунтовкам валиком, кистью, распылением либо др. способами (см. Лакокрасочные покрытия)в неск. слоев (с сушкой каждого нанесенного слоя).
Формирование пленки Э. на пов-сти происходит как в результате испарения р-рителей при комнатной т-ре, так и в результате хим. взаимод. компонентов при разл., в т. ч. повышенных, т-рах. 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 р-рителей, эпоксидных - в результате взаимод. с отвердителем, к-рый вводят в композицию непосредственно перед нанесением на пов-сть. 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 св-вами, 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.