Лако-красочные материалы — производство

Водоэмульсионные краски представляют собой суспензии пигментов и наполнителей в водных дисперсиях пленкообразующих веществ типа синтетических полимеров с добавкой эмульгаторов, диспергаторов и других вспомогательных веществ. Эти водоразбавляемые краски называют также эмульсионными, латексными или воднодисперсными (рис. 3.8).

Рис. 3.8. Схема производства водоэмульсионных красок:

1 — смеситель для приготовления раствора добавок; 2 — весы; 3 — хранилище для эмульсии; 4 — насос; 5 – фильтр сетчатый; 6 — смеситель быстроходный;

7 — промежуточный смеситель; 8 — бункер для пигментов; 9 — бисерная мельница; 10 — смеситель

Краскам присвоен начальный индекс «Э» при обозначении марок, например, краска Э-ВА-17 или краска Э-КЧ-26. По типу пленкоообразующего вещества водоэмульсионные краски подразделяют на:

— поливинилацетатные (ВА) — на основе поливинилацетатной дисперсии;

— сополимеровинилацетатные (ВС) — на основе водных дисперсий сополимеров винилацетата с дибутилмалеинатом или этиленом;

— бутадиен стирольные (КЧ) — на основе латексов типа СКС-65ГД, представляющих собой сополимер бутадиена со стиролом;

— акрилатные (АК) — на сонове сополимеров акрилатной дисперсии;

— сополимеровинилхлоридные (ХВ) — на основе смеси сополимера винилхлорида с винилиденхлоридом и бутадиен-стирольного латекса.

По назначению водоэмульсионные краски подразделяют на краски для наружных работ, краски для внутренних работ и краски целевого назначения. При обозначении марок для каждой из этих групп принята в качестве первой цифры соответственно 1, 2 и 5, например, краска Э-ВА-17, Э-КЧ-26, Э-ВА-524.

Исходные материалы. В состав водоэмульсионных красок кроме пленкообразующих веществ входят пигменты, наполнители, вода и вспомогательные функциональные вещества — диспергаторы, эмульгаторы, стабилизаторы, загустители, антивспениватели (пеногасители), антисептики, ингибиторы коррозии, а также добавки — гидрофобизирующие, структурирующие, коалесцирующие и др.

Пленкообразующие вещества. К важнейшим пленкообразователям, входящим в состав водоэмульсионных красок, относятся водные дисперсии — поливинилацетатная, сополимерацетатная, полиакрилатные, а также бутадиенстирольный латекс.

Дисперсия поливинилацетатная гомополимерная — белая вязкая жидкость, представляющая собой продукт полимеризации винилацетата в водной среде в присутствии защитного коллоида и инициатора. Эта дисперсия выпускается в пластифицированном виде и применяется в качестве связующего и клея в различных отраслях промышленности. В производстве водоэмульсионных поливинилацетатных красок применяют, главным образом, непластифицированные дисперсии марок Д50Н, Д50В и Д50С — низко-, высоко — и средневязкие, содержащие 50% полимера и реже пластифицированные дисперсии марок ДБ47/7С и ДБ48/4С, содержащие соответственно 47 и 48% полимера и 5-9 и 10-14% пластификатора. Размер частиц в дисперсии 1-3 мкм, содержание остаточного мономера — не более 0,5%. Дисперсии образуют гладкие, однородные покрытия, обладающие удовлетворительной адгезией.

Сополимерная дисперсия С-135 винилацетата с дибутилмалеинатом — продукт эмульсионной сополимеризации мономеров (в соотношении 2/1 по массе) в водной среде в присутствии эмульгаторов (поливинилового спирта) и инициатора (персульфата аммония). По внешнему виду дисперсия С-135 — вязкая жидкость белого цвета, свето-, масло — и бензостойкая. Она не требует дополнительной пластификации и характеризуется по сравнению с поливинилацетатной дисперсией лучшими защитными свойствами и водостойкостью.

Латекс синтетический СКС-65ГП — продукт сополимеризации бутадиена со стиролом (в соотношении 35/65 по массе) в водной эмульсии в присутствии некаля и натриевого мыла СЖК в качестве эмульгатора. Латекс содержит 47-48% нелетучих веществ и не более 0,08% незаполимеризованного стирола. Латекс должен обладать стабильностью в присутствии пигмента — в смеси с двуокисью титана анатазной формы, не должен оставлять комков и крупинок при перемешивании в течение 2 ч.

Водная дисперсия акрилового сополимера МБМ-5С — продукт эмульсионной сополимеризации смеси трех мономеров — метилметакрилата, бутилакрилата и метакриловой кислоты. Сополимер образует покрытия, характеризующиеся прочностью при изгибе, хорошей адгезией, свето — и атмосферостойкостью.

Водоэмульсионные акрилатные краски применяют для наружных работ, поскольку покрытия отличаются длительным сроком службы.

Пигменты и наполнители. Из неорганических пигментов в производстве водоэмульсионных красок применяют двуокись титана анатазной и рутильной формы, метопон, кроны свинцовые и стронциевые, ультрамарин, окись хрома, железоокисные и земляные пигменты. Не рекомендуют применять: свинцовые белила из-за их токсичности; цинковые белила и кроны, обладающие слабоосновными свойствами, и поэтому не совмещающиеся с водными полимерными дисперсиями; лазурь железную (милори), разлагающуюся в щелочных растворах (особенно при окраске штукатурки и цемента) с выделением оксида железа.

В водоэмульсионные краски, наносимые непосредственно на металлические поверхности, вводят ингибиторные пигменты (хромат стронция, силикохромат свинца и др.), предохраняющие подложку от коррозии.

Из органических пигментов применяют азопигменты (пигмент алый, пигмент красный, пигмент оранжевый прочный и др.) и фталоцианиновые (пигмент голубой фталоцианиновый, пигмент зеленый фталоцианиновый).

Из наполнителей применяют в основном тальк и барит, реже — мел и асбест, а каолин — в особых случаях, в качестве добавки.

Вода. Водоэмульсионные краски содержат около 50% (мас.) воды, причем половина этого количества входит в состав водной дисперсии пленкообразователя, а вторая половина расходуется на разбавление краски для доведения ее вязкости (консистенции) до требуемого значения.

Используют дистиллированную воду (ГОСТ 709-72) или деминерализованную (умягченную) воду, получаемую путем умягчения водопроводной воды, обработкой двумя натрийкатионитными фильтрами. Жесткость — не более 3 мэкв/л.

Вспомогательные вещества и добавки. Диспергаторы — вещества, смачивающие пигменты и наполнители, ускоряющие их диспергирование (перетир) в жидкой среде и равномерное распределение в красках. К числу диспергаторов относятся полифосфаты (полифосфат натрия, триполифосфат натрия и др.), лецитин, поливиниловый спирт.

Полифосфат натрия технический — (NaPO3)n×H2O — продукт термической дегидратации мононатрийфосфата, получают при взаимодействии фосфорной кислоты с кальцинированной содой. Выпускается в виде порошка или стекловидных кусков.

Триполифосфат натрия технический — продукт термической переработки ортофосфорной кислоты, содержащей 92-93% Na2P3O10 — порошок белого цвета.

Защитные коллоиды — диспергатор поливиниловый спирт служит одновременно защитным коллоидом поливинилацетатных дисперсий, образуя нерастворимый в воде продукт в присутствии диметилолмочевины или альдегида и катализатора типа NH4Cl. ПВА повышает водостойкость ПВА-покрытий.