Лако-красочные материалы — производство

Более обычная лакокрасочная продукция  на практике имеет недочеты. Некие из основных недочетов:

• оседание пигмента и образование пленки на поверхности водянистого лакокрасочного материала в таре;
• аэрация и сохранение пузырьков при нанесении;
• образование на покрытии кратеров и натеков, сморщивание лакокрасочной пленки;
• всплывание пигмента и изменение цвета покрытия.

Кратерообразование – возникновение малеханьких круглых ложбинок на поверхности пленки.Сморщивание – образование морщинистой поверхности пленки, которая сохнет за счет окисления.Возникновение натеков – образование неровного покрытия в итоге лишнего стекания краски на вертикальной поверхности.Расплывание – термин, применяемый для описания различий в цвете, которые могут появляться в лакокрасочной пленке из-за спонтанного разделения компонент пигментной части после нанесения.Кистевая аномалия – изменение цвета пленки вследствие всплывания пигмента после нанесения.

Чтоб избежать перечисленных недочетов, нужно осознать причину их возникновения и отыскать методы преодоления. В неких случаях они могут быть устранены маленькими конфигурацией в рецептуре. К примеру, сморщивание обусловлено  дисбалансом меж скоростями реакций окислительного сшивания в поверхностном слое и снутри пленки. Полезный эффект достигается конфигурацией состава сиккатива.

Трудности конфигурации цвета из-за всплывания и разделения пигментов связаны с коллоидной устойчивостью пигментных дисперсий и могут быть обоснованы рядом обстоятельств. Сепарация пигментов, проявляемая во всплывании, происходит в итоге различий в размерах частичек составного пигмента и может быть преодолена их совместной флокуляцией в данной системе. Другой способ стабилизации системы может заключаться во внедрении маленького количества наполнителя высочайшей степени дисперсности, такового как оксид алюминия, с поверхностным зарядом частиц, обратным заряду маленьких частичек пигмента, чтоб обеспечить совместную флокуляцию с последними.

Возникновение трудности конфигурации цвета вследствие кистевой аномалии показывает на флокуляцию, протекающую по мере высыхания пленки. Под воздействием усилия сдвига, когда кистью проводят по краске, пигмент диспергируется, и колер краски становится бледнее. Это обосновано повышением вторичного рассеяния падающего света из-за дефлокуляции белоснежного пигмента.

Образование кратеров и натеков связано с химией поверхности и реологией. В первом случае эффект вызывается локальным конфигурацией поверхностного натяжения пленки. В пределе это может привести к неполному смачиванию подложки — так называемое сморщивание. Образование натеков связано с большими качествами пленки, на которые может оказывать влияние коллоидная стабильность композиции.

Безупречные, коллоидноустойчивые дисперсии склонны проявлять ньютоновское поведение, т. е. их вязкость не находится в зависимости от скорости сдвига. Это означает, что на вертикальной поверхности ньютоновская жидкость с соответственной вязкостью, требуемой для нанесения кистью (приблизительно 0,5 Па?с), будет владеть текучестью, если только вязкость не растет стремительно в итоге испарения растворителя. Напротив, при составлении композиций может появиться необходимость обеспечения не ньютоновского поведения, когда при малых усилиях сдвига вязкость материала очень высока.

Как следует, реально избежать образования натеков, используя хоть какой из этих эффектов либо их комбинацию. Таким макаром, добавки — это такие вещества, которые, будучи введенными в рецептуру красок в маленьких количествах, все же, оказывают существенное воздействие на их характеристики. Обычно к добавкам не относят те составляющие, которые рассматривают как часть основной рецептуры.

Следует держать в голове, что:

• хоть какое перечисление добавок никогда не может быть всеобъятным, беря во внимание возникновение новых разработок;
• время от времени добавка является очень специфичной для определенной композиции, будучи действенной в одних типах красок и никчемной в других;
• применение добавок очень нередко приводит к ненужным вторичным эффектам, в особенности если их вводить в излишке либо непродуманно;
• нужно хлопотать о том, чтоб применение добавок не привело к «спиральной рецептуре». К примеру, ПАВ вводят для облегчения смачивания поверхности, но они вызывают вспенивание. Вспенивание уменьшают, добавляя силиконовый раствор, но он содействует кратерообразованию, которое в свою очередь преодолевают введением ПАВ;
• может повстречаться композиция, которая разрабатывалась в течение огромного промежутка времени, может быть, несколькими исследователями, и содержащая потому целый ряд добавок. В случае если при ее применении возникнут дополнительные затруднения, возможно окажется еще прибыльнее, оставляя только базисную рецептуру, исключить эти добавки, а не находить еще другие. Некие из добавок продолжают вводить по традиции, хотя сначало их применяли для преодоления недочетов при изготовлении определенной партии лакокрасочных материалов;
• добавки обычно используют для устранения недочетов красок, но описания этих недочетов нередко неточные. Потому сначала нужно убедиться, что это конкретно тот недочет и та добавка, при помощи которой его можно преодолеть. Вспенивание и био защита представляют две области, где может быть возникновение заморочек при невнимательном подходе.

Усилители антикоррозионных параметров обыденных антикоррозионных пигментов. Обычный пример – производные таниновой кислоты Kelate, Albakex – это переработанные наполнители, применяемые для частичной подмены настоящих антикоррозионных пигментов, таких как фосфат цинка.

Alcophor 827 представляет собой цинковую соль органического азотистого соединения, увеличивает действие главных противокоррозионных пигментов. Ferrophos советуют для частичной подмены цинковой пыли в грунтовках, обогащенных цинком.

Пеногасители. Вододисперсные краски стабилизируют коллоидами и ПАВ, которые, к огорчению, негативно сказываются на разрушении воздушных пузырьков, вводимых при производстве либо при нанесении красок, и, вследствие этого, приводят к образованию устойчивых пен. В неводных водянистых красках может также наблюдаться образование воздушных пузырьков.

Известны антивспениватели как для определенного класса лакокрасочных материалов, так и для общего потребления. Время от времени антивспенивающие добавки вводят в два приема: 1-ый — сначала производства, а 2-ой – конкретно перед растусовкой.

Обычно антивспениватели владеют высочайшей поверхностной активностью и неплохой подвижностью, хотя и не растворяются во вспенивающейся воды. Их действие основано на снижении поверхностного натяжения в округи пузырьков, что приводит к их слиянию в более крупные  и наименее устойчивые пузырьки, которые потом разрушаются. Более обыкновенные из этих добавок – это смеси какого-то 1-го вещества, к примеру пихтового масла, дибутилфосфата либо спиртов с недлинной цепью (С6-С10).

С другой стороны, они могут быть сложными композициями неопределенного состава, состоящими из минеральных либо силиконовых масел, нанесенных на мелкоизмельченный диоксид кремния в присутствии ПАВ.

Многие антивспениватели действуют благодаря несовместимости, создавая вследствие этого центры, на которых может начаться разрушение пузырьков. Неспешное увлажнение либо эмульгирование антивспенивателей нередко является предпосылкой того, что они теряют свою эффективность при продолжительном процессе производства либо при длительном хранении.

Добавки, препятствующие осаждению. Отличные диспергаторы и дефлокулянты увеличивают сияние и укрывистость, но негативно оказывают влияние на осаждение. И решая вопрос о предотвращении осаждения пигментов при хранении органорастворимых лакокрасочных материалов, нередко приходится идти на компромисс.

При регулировании конечных реологических черт красок также нужен компромисс меж устойчивостью к осаждению и ухудшением блеска. Такая отлично популярная и нужная добавка на стадии диспергирования, как соевый лецитин, может очень отлично препятствовать осаждению. Все же, при превышении рационального ее содержания может быть очень сильное расслоение системы.

Патентовано много веществ, придающих маленькую тиксотропность. Так, в рецептуры включают до 1-го процента стеарата алюминия. Но более комфортны карбонаты кальция с нанесенным сверху слоем стеарата. Другими представителями веществ, применяемых для предотвращения осаждения, являются измененные гидрированные касторовые масла.

Некие измененные клеи также вызывают определенное структурирование, но их нужно активировать полярным растворителем, таким как спирт. Нередко употребляют консистенции добавок, к примеру дисперсные пирогенные диоксиды кремния эффективны и сами по для себя, и в консистенции с другими соединениями. Потому что многие из вышеупомянутых добавок оказывают влияние на вязкость при малых скоростях сдвига (удерживая вследствие этого пигменты в виде суспензии, невзирая на гравитационные силы), их употребляют также для других целей, к примеру против образования натеков, регулирования разлива и конфигурации цвета вследствие всплывания пигмента.

В латексных красках осаждение не представляет делему ввиду специфичности их рецептуры. Для аква красок других типов принципиально верно избрать коллоидную систему, и, не считая того, часто использовать при пигментировании бентонит, пирогенные диоксиды кремния либо же целлюлозные и синтетические полимерные загустители.

Добавки, препятствующие образованию поверхностной пленки при хранении красок. Сиккативы в красках воздушной автоокислительной сушки имеют огромное значение для правильного регулирования соотношения меж процессами высыхания в поверхностном слое и во всем объеме. Но, к огорчению, они могут также вызывать образование поверхностной пленки при хранении лакокрасочных материалов.

Ранее для борьбы с этим явлением применяли 1-2% (от массы краски) пихтового масла либо дипентена, либо фенольные антиоксиданты (гваякол) — наименее 0,1%. На данный момент употребляют оксимы: метилэтилкетооксим (<0,2%), циклогексаноноксим.

Ингибиторы коррозии тары. Водные краски всех типов даже при упаковке в лакированные емкости из белоснежной жести способны вызывать коррозию, в особенности на внутренних спаях, стойках и т. д.

Употребляют такие ингибиторы, как нитрит натрия и бензоат натрия. Их вводят вместе (<1%). Они отлично известны из опыта их внедрения в антифризах. Недочет внедрения этих солей – отрицательное воздействие на водоустойчивость покрытия.

Добавки, всасывающие воду и предотвращающие газовыделение. Для обеспечения стабильности неких красок при хранении принципиально поддерживать низкое содержание воды. Так, чтоб избежать сшивания и газовыделения отверждаемых влагой полимерных красок при хранении в емкостях, нужно использовать только те пигменты, из которых практически стопроцентно удалена адсорбционная вода. Один из типов таких добавок – это мономерный изоцианат, который интенсивно реагирует с водой и потому употребляется для обезвоживания пигментов на стадии диспергирования.

Добавку триэтилортоформиата вводят в краски для того, чтоб регулировать воздействие остаточной  воды при хранении.

Другой группой материалов, в каких присутствие воды может вызвать трудности при хранении, являются алюминийсодержащие краски и грунтовки с цинковой пылью. В их вероятна реакция металла с влагой и выделение водорода, вызывающего увеличение давления в закрытой емкости. Тут используют другие добавки (Silosiv Al и ZNI).

Сиккативы. Сиккативы являются неотъемлемой частью лакокрасочных материалов. Реакции окисления и полимеризации при высыхании красок идут и без катализатора, но в присутствии определенных органических соединений металлов они очень ускоряются. Каталитическая активность находится в зависимости от возможности катиона металла просто окисляться из размеренного состояния с низшей валентностью в наименее устойчивое состояние с высшей валентностью. Потому все сиккативы многовалентны. На практике употребляют смесь железных сиккативов.

В качестве сиккативов можно использовать неорганические соли, к примеру нитрат кобальта, но до сего времени подавляющее число сиккативов – это железные производные органических кислот (мыла), которые эмульгируются в аква системах

Из исследованных выше 40 переходных металлов приблизительно около 10 оказались довольно действенными.

Кобальт – более эффективен в сиккативах. Он обеспечивает резвое высыхание с поверхности, оставляя текучим подпленочный слой, что вызывает сморщивание толстых пленок. Без помощи других его используют изредка, к примеру в алюминийсодержащих красках прохладной сушки (когда наносят очень тонкие пленки, и когда свинец привел бы к потускнению алюминия) и в неких красках жаркой сушки.

Свинец – обычно более обширно применяемый металл с того времени, как было увидено, что свинцовые пигменты содействуют высыханию. Сиккатив большого деяния. Употребляют в купе с другими металлами, если только требования по токсичности и возможность образования пятен сульфидов на покрытии не исключает его внедрения.

Марганец – очень активен в сиккативах. Ускоряет высыхание с поверхности и в объеме. Его недочет – цвет (темно-коричневый).

Железосодержащие сиккативы числятся устаревшими и имеют нехороший цвет. Их применяли в дешевеньких эмалях темного цвета жаркой сушки. Фактически не употребляют в красках естественной сушки.

Цинк – употребляют в виде мыл либо пигмента – оксида цинка — вводимых в количествах, обычных для сиккативов. Он замедляет исходную скорость высыхания с поверхности, но ускоряет объемное высыхания. Внедрение цинка приводит к большой твердости конечной пленки.

Кальций – малоактивен.

Церий – эффективен, но вызывает пожелтение пленки.

Ванадий – аналогичен церию.

Барий – как и кальций – употребляется только во вспомогательных сиккативах.

Цирконий – советуют заместо свинца в сиккативах большого деяния. Удовлетворяет требования по токсичности.

Алюминий – для этих сиккативах нужно обычно специально готовить связующие. Их плюсы – неплохой цвет, не плохое ускорение высыхания в объеме, твердость пленок.

Регуляторы электронных параметров. Их используют:

1)                чтоб избежать скопления статического напряжения и связанного с этим возникновением искры и возгорания при хранении и транспортировке (для этого в углеводородные растворители могут вводиться антистатические добавки, повышающие проводимость);

2)                для уменьшения электронного сопротивления красок с неполярными растворителями с целью обеспечения неплохой наносимости при электростатическом распылении.

Лучше использовать обыкновенные эфиры гликолей (растворитель) вследствие их неплохой растворяющей возможности, полярности, высочайшей проводимости, неплохой возможности к электростатическому распылению.

Консерванты для хранения краски в таре. Латексные и другие водные краски в особенности подвержены порче под воздействием микробов. Для предотвращения их порчи вводят антисептики – консистенции гетероциклов с субстанциями, выделяющими метаналь, оксазолидины, бензидотиазолиноны.

Биоциды. В соответственных критериях большая часть лакокрасочных покрытий содействует развитию плесени, вызывающей возникновение соответствующих темных пятен у стенок и потолка в ванных комнатах, также с внешней стороны построек.

Порча внешних поверхностей может вызываться зелеными морскими водными растениями. Добавлением биоцидов в краски можно защитить покрытия от развития плесени, но от их нельзя ждать очень много: если поверхность повсевременно обрабатывается питательными субстанциями; если, к примеру, окрашенные стенки повсевременно обильно покрыты сиропом, к примеру, на сладком заводе. Обычно содержание биоцидов менее 5%.

В отличие от отлично растворимых в воде биоцидов, используемых в эмульсионных красках в качестве консервантов для хранения в таре, биоциды для защиты покрытий должны фактически не растворятся в воде. В неприятном случае они будут вымываться водой из пленки, что понизит эффективность защиты.

Патентованные средства нередко представляют собой консистенции биоцидов для обеспечения лучшей защиты от широкого круга грибков и морских водных растений.

Инсектициды. Любопытно внедрение инсектицидов в покрытиях против бытовых мух. Такие краски используют в особых случаях, к примеру для ликвидирования тараканов в корабельных трюмах. Нельзя забывать и об инсектицидах, используемых в пропиточных композициях для защиты древесной породы.

Используют органические соединения металлов, к примеру трибутилоловооксид, октоат цинка, нафтенат меди.

В качестве инсектицидов для красок предложены также хлорированные ароматичные соединения, к примеру, 6-хлор-эпоксигидроксинафталин и 1,1-дихлор-2,2-бис-(n-хлорфенил)этан.

Добавки, повышающие белизну покрытий. Эти вещества поглощают Ультрафиолетовое излучение и источают энергию в области видимых длин волн. Если излучение попадает в сине-фиолетовую область, добавки увеличивают белизну и избавляют склонность к пожелтению.

Хотя такие добавки обширно употребляют в производстве бумаги и моющих средств, в разработках покрытий они не достаточно используются из-за недлинного срока их деяния и высочайшей цены.

Дезодоранты. Большая часть красок при высыхании пахнет. У латексных красок умеренный запах. Запах органорастворимых материалов существенно посильнее. Он разъясняется, сначала, выделением растворителей, и, в случае красок, высыхающих вследствие окислительных процессов, возникает дополнительный устойчивый запах из-за хим реакций. Добавку, которая бы стопроцентно убрала эти запахи, отыскивают до сего времени. В общем случае нужно избегать внедрения в начальной рецептуре очень пахнущих компонент, к примеру выбирая растворители с наименьшим запахом. Но большая часть людей предпочитает запах начальной краски консистенции запахов, которая выходит при внедрении в нее дезодорантов.

Добавки, всасывающие Ультрафиолетовое излучение. Многие пигменты выцветают, а связующие диспергируют под воздействием облучений, в особенности ультрафиолетового. Понятно, что нанесение слоя лака замедляет выцветание некрепких красок, но, к огорчению, непигментированные лаковые пленки сами стремительно разрушаются. Показано, что поглотители Ультрафиолетового излучения увеличивают срок службы таких защитных лаковых покрытий. Еще больше удачно внедрение сочетания светостабилизаторов с УФ-поглотителями. При всем этом достигается защита на 2-ух стадиях. УФ-поглотитель (около 1%) превращает вредные коротковолновое излучение в термическую энергию, а светостабилизатор (стерически затрудненный амин) захватывает образующиеся свободные радикалы, которые не являются предпосылкой деструкции пленки. Эта разработка позволила использовать в автомобилестроении систему внешнего покрытия типа «основное покрытие + лаковое покрытие» и решить трудности подпленочного меления, расслоения и растрескивания верхнего лакового покрытия.