Сиккативы — свойства и применение

Возможность с помощью наполнителей и добавок существенно менять характеристики лакокрасочных материалов, дает производителям широкий спектр возможностей варьировать рецептуру в зависимости от условий и сферы применения. Конечного покупателя может и не беспокоить состав покрытия, какое свойство придает краске та или иная добавка, однако бывают ситуации, когда потребитель хочет сам влиять на свойства и в этом случае необходимо знать какую составляющую нужно использовать для изменения характеристик.

Для ускорения химического отверждения маслосодержащих пленкообразователей применяют специальные катализаторы – сиккативы. В статье мастер сантехник расскажет, о их видах и технических характеристиках.

Сиккативы (от лат. Siccativus — высушивают) – это соли поливалентных металлов и одноосновыных монокарбоновых кислот (металлические мыла). Они служат ускорителями, катализирующие процесс высыхания лакокрасочных материалов — олиф, лаков, эмалей, красок, грунтовок и шпатлевок.

Сиккативы нашли применение еще 4500 лет назад в Египте, когда для быстрого высыхания поверхности использовали природные компоненты или металлы.

Изначально было открыто, что самые действенные металлы с сиккативирующими свойствами – кобальт, марганец, свинец. Впоследствии стали распространены соли циркония и других металлов, а производные свинца со временем стали использовать реже из-за их вредного воздействия на организм человека.

По типу действия сиккативы делят на:

• Первичные или истинные.
• Вторичные или вспомогательные (промоторы).

К первой подгруппе включают соли металлов с переменной валентностью (кобальт, железо, марганец, свинец), взаимодействие которых с альфа-группами жирнокислотного остатка характеризуются сначала процессом восстанавления, а потом окисления до состояния с более высокой валентностью.

Во вспомогательную группу входят соли металлов с постоянной валентностью – кальций, барий, магний, цинк и другие. Они не обладают самостоятельными сиккативными свойствами, но повышают эффективность первой группы, взаимодействуя с карбоксильными группами масляных пленкообразователей.

Таким образом, наблюдаемый эффект синергии при сочетании обоих групп способствовал использованию комбинированных составов в сиккативах.

Механизм действия

Формирование пленки в процессе окисления кислородом воздуха происходит в несколько этапов:

• Перенасыщение окрашенной поверхности кислородом;
• Образование пероксидов;
• Расщепление пероксидов и образование свободных радикалов;
• Образование полимеров связующих компонентов.

В окислительно-восстановительной реакции металлы переносят кислород и запускают процессы образования пероксидов, перемещая молекулы кислорода к двойным связям пленкообразователя. Эти же металлы способствуют в дальнейшем расщеплению пероксидов и образованию свободных радикалов.

Кроме каталитического действия сиккативы улучшают механические и защитные свойства покрытия, увеличивают их гидрофобность и коррозионностойкость, является пластификаторами и модификаторами.

Характеристики металлов, входящих в состав сиккативов

По содержанию металлов бывает несколько видов сиккативов:

• Кобальтовые катализаторы наиболее известны и эффективны. Но использование в качестве сиккативов кобальта без добавок приводит к образованию шагрени, формированию неплотной пленки, вследствие чего чаще всего этот компонент используется только в сочетании с магнием, свинцом, цирконием, кальцием. Но также кобальт имеет свойство увеличивать свою вязкость в сочетании с неразбавленным связующим. Положительное качество кобальта заключается в том, что он позволяет получить белую поверхность, поскольку его настоящий голубой оттенок устраняет желтизну связующих компонентов и увеличивает белизну пленкообразующих.
• Марганцевые катализаторы также являются широко применяемыми сиккативами, но их действие не столь эффективно, чем у кобальта. Но при использовании их при минусовых температурах получается лучший результат. И также марганцевые сиккативы образуют шагрени при повышенном уровне влаги. Основной недостаток марганца – изменение цвета поверхности после нанесения состава. Поэтому его используют в тех местах, где изменение оттенка не имеет значения.
• Кальциевые катализаторы считаются малоэффективными, но совместно с активными металлами их польза увеличивается в несколько раз. Наиболее эффективен кальций в сочетании с кобальтом при высоком уровне влаги или минусовой температуре. Несмотря на существенный недостаток кальциевый сиккатив является наиболее часто применяемым.
• Сиккативы на основе свинца не активны, поэтому часто применяются в сочетании с активными катализаторами: это могут быть октанат железа, медный купорос. Самым важным преимуществом свинца перед другими сиккативами считается ускорение формирования пленки по всей толщине поверхности покрытия. Но есть и существенный недостаток свинцовых катализаторов – токсичность, ограниченная растворимость, однометальные соединения плохо совместимы с ними, в результате чего их применение в настоящее время крайне не рекомендуется.
• Цинковые сиккативы в процессе формирования пленкообразующих поддерживают «открытую пленку», предотвращают шагрени, являются высокоэффективными агентами. Данный катализатор можно вводить в краску в больших дозах, так как не происходит изменение оттенка покрытия. Во время описания этого катализатора не стоит забывать, что он стабилизирует другие катализаторы, увеличивает прочность и блеск покрытия.
• Циркониевые катализаторы замещают свинцовые сиккативы. Обладают следующими преимуществами перед другими агентами: низкая цветность, устойчивость к пожелтению поверхности и большой срок годности.
• Сиккативы ванадия обеспечивают хорошую сушку поверхностного и внутреннего покрытия. Улучшение сушки проявляется особенно в сочетании ванадия с цинком, цирконием и стронцием. Однако из-за высокой стоимости и темного цвета он предназначен для поверхностей специального назначения.
• Катализаторы железа лучше всех обеспечивают ускоренное высыхание покрытия по всей толщине покрытия. Невысокую активность железо проявляет при обычной температуре, а при высокой – его эффективность резко повышается. Так как этот сиккатив обладает темным оттенком, что вызывает желтизну покрытия, поэтому он используется для окрашенных поверхностей.

Классификация сиккативов и их виды

По происхождению органокислот, сиккативы разделяют на следующие виды:

• Нафтенаты – соли нафтеновых кислот, производные нефти.
• Линолеаты – соли жирных кислот льняного масла.
• Резинаты – соли смоляных кислот (абитиеновая кислота канифоли).
• Таллаты – соли жирных кислот талового масла.

По способу производства сиккативы бывают:

• Плавленые (ЖК 1) – получаются в ходе термического воздействия на масла и смолы с последующим их сплавлением с соединениями металлов. Основным преимуществом является простота изготовления.
• Осажденные (НФ-1) – образуются при помощи химического взаимодействия металлических соединений с мылами (солями кислот). Такой сиккатив имеет светлый цвет, основным преимуществом которого является постоянное содержание активного металла.

Сиккатив ЖК-1

Жирнокислотные сиккативы состоят из раствора солей поливалентных металлов в различных жирных кислотах и их смесей с нафтенатокислотами в органорастворителе. Кроме традиционных алкидных лаков и красок, может применяться и для льняного масла. Представляет собой прозрачную жидкость с такими техническими характеристиками:

• Доля нелетучих веществ – 18-25%;
• Содержание активных металлов – марганец (0,9-1,5%), свинец (4,5-6,0%);
• Соединяется с льняным маслом без помутнения и без осадочных примесей;
• Температура вспышки – не ниже 33ºС.

Готовые жирнокислотные сиккативы являются токсичными и пожароопасными материалами из-за наличия в составе уайт-спирита и соединений свинца и марганца. Срок годности – от полугода, после истечения которого, подлежит повторной проверке на соответствие ТУ.

Сиккатив НФ-1

Свинцово-марганцевый жидкообразный нафтенатный сиккатив осажденного типа НФ-1 (замена бывших 63 и 64) добавляется в масляные и алкидные краски, эмали (ПФ-115), лаки и олифы. Имеет вид прозрачной однородной жидкости без осадка и примесей. Может применяться с кобальтовыми сиккативами марок НФ-4, НФ-5 (кобальтовые нафтенаты).

Смешивается сиккатив с лакокрасочными материалами небольшими дозировками согласно инструкции по применению, при этом общая дозировка не должна быть больше 5% от общей массы пленкообразователя.

Марка сиккатива НФ, кроме НФ-1, согласно ГОСТ 1003-73 по содержанию нафтенатов может быть:

• НФ-2: свинцовый;
• НФ-3: марганцевый;
• НФ-4 и НФ-5: кобальтовый;
• НФ-6: кальциевый;
• НФ-7: цинковый;
• НФ-8: железосодержащий.

В состав сиккатива 7640 входит резинат кобальта с высыхающим маслом и свинцово-марганцевые соли в уайт-спирите. Кроме традиционного применения, используется для восстановления рисунка эмалей муар.

При самостоятельном применении сиккативов особое внимание требуется уделять их дозировке, так как их чрезмерное количество (пересиккативация) ухудшает скорость высыхания пленки, а также может влиять на оттенок краски, особенно белого цвета.

Промышленный способ изготовления

В промышленности применяются две технологии получения катализаторов: «сухая» и «мокрая». Изготовление вторым методом – процесс трудоемкий, но полученные катализаторы качественнее сиккативов, полученных «сухим» методом.

Сущность сухого метода: оксиды металлов добавляют в канифоль, в нафтеновые кислоты или в растительные масла. Причем любая основа должна быть нагрета или расплавлена. В итоге образуются соли металлов – мыла.

Существенным недостатком этого способа является частичное разрушение соединений под воздействием высоких температур, что приводит к образованию растворов оксидов металлов, уменьшению эффективности и оттенка катализатора. А также данный процесс считается пожароопасным вследствие сложности регулирования теплоты и образования пены в больших количествах.

При мокром методе изготовления катализаторов применяют соли металлов, растворяемых в воде и абиетиновых кислот. При смешивании растворенных в воде солей образуется сиккатив – катализатор. Наиболее распространенными сиккативами, полученными таким способом, являются нафтенаты, соли-сиккативы с металлами.

Сравнивая сухой и мокрый способы получения сиккативов, предпочтение все же отдается второму методу. Но благодаря стабильности стехиометрических соотношений и отсутствия высокотемпературных воздействий в их составе больше активных металлов, также они бесцветны, а их производство – безопасно.

Изготовление своими руками

Рецепт приготовления сиккативов сравнительно несложен. Для получения смеси, пригодной для обработки олифы, соответствующей ГОСТу, нужно применять плавленый резинат. Фарфоровую (в крайнем случае металлическую) посуду наполняют 50 г канифоли. Ее плавят при температурах 220-250 градусов тепла. После плавления вещество помешивают и добавляют к нему 5 г негашеной извести. Заменив известь 15 г свинцового глета, который растирают со льняным маслом до состояния пасты, а затем введя мелкие порции в канифоль, можно получить резинат свинца. Мешать оба варианта составов нужно до формирования однородной массы. Капли периодически вынимают и кладут на прозрачное стекло, как только они сами станут прозрачны, требуется остановить подогрев.

Также можно приготовить оксид марганца, получаемый из сульфита натрия и перманганата калия (точнее, их растворов). При смешении образуется черный порошкообразный осадок. Его фильтруют и сушат на открытом воздухе, никакого подогрева не нужно, он даже вреден.

Производители

Среди различных марок сиккативов на первое место заслуженно стоит поставить продукцию фирмы Borchers, чье производство очень совершенно и отвечает последним технологическим требованиям. Вводить такие смеси судя по отзывам, следует в очень малых концентрациях, они достаточно экономичны и практичны, позволяют избежать множества проблем.

Другой ведущий германский производитель – концерн Synthopol, он тоже выпускает качественную и добротную продукцию.

Отечественный производитель «БалтХим» не менее популярен химическим сырьем собственного производства. Он предлагает катализаторы высочайшего качества с хорошими характеристиками по времени высыхания.

Советы по использованию

Расчет количества сиккатива, которое нужно добавить к алкидному лаку ПФ-060 для эффективного застывания колеблется от 2 до 7%. При введении такой добавки время сушки ограничивается 24 часами. Такой результат достигается даже при отказе от содержащих свинец препаратов в пользу более современных технологических решений, которые многими встречаются еще с недоверием. Срок годности сиккативов в большинстве случаев составляет полгода.

К любым готовым смесям рекомендации по введению сиккатива не относятся в принципе. Уже на производстве изначально там ввели нужное количество всех веществ, а если и нет (товар некачественный), все равно оценить проблему и исправить ее в домашних условиях не выйдет. По отношению к пленкообразователю можно вводить от 0.03 до 0.05% кобальта, от 0.022 до 0.04% марганца, от 0.05 до 2% кальция и от 0.08 до 0.15% циркония.

Пропорции указаны в пересчете на чистый металл, а не на абсолютный объем смеси, ее количество, разумеется, несколько больше.

При наличии в составе красящего вещества сажи, ультрамарина и некоторых других компонентов, поверхностное действие сиккатива ослабляется. Бороться с этим можно введением повышенных доз препарата (как сразу, так и раздельными порциями, более подробные рекомендации может дать только квалифицированный технолог).

Токсичность

Тяжелые металлы, содержащиеся в большинстве сиккативов (катионы свинца, марганца, кобальта, цинка и т.д.) являются токсичными. Чрезмерный контакт с такими веществами может оказать вредное воздействие на организм человека.

В продолжение темы посмотрите также наш обзор Сколько сохнет акриловая краска