бесплатно по России 8 800 700-14-31

Водоразбавляемые покрытия с высокой скоростью формирования пленки

14.02.2014

Водоразбавляемые покрытия с высокой скоростью формирования пленки

Особенности производства водоосновных лакокрасочных материалов — тема в наше время весьма актуальная. Это связано с известным процессом замещения классических органоразбавляемых материалов материалами либо с высоким содержанием нелетучих веществ, либо материалами на основе водоразбавляемых связующих.

Данный процесс в большей степени произошел в европейских странах, в меньшей степени — в России, хотя тоже заметен, причем значительно. Особенно, конечно, это касается строительного сектора, где большую часть материалов уже сейчас составляют материалы водоразбавляемые.

Переход с органоразбавляемых систем на водоразбавляемые связан, пожалуй, с тремя основными причинами. Первая — высокая токсичность органических растворителей. Наверное, если мы говорим о России, это не столько защита окружающей среды, сколько защита тех, кто будет пользоваться этими материалами (маляров, специалистов по нанесению и т.д.). Во-вторых, это высокая пожаро- и взрывоопасность органических растворителей и их паров. И наконец высокая стоимость органических растворителей, которые при этом не принимают непосредственного участия в формировании пленки лакокрасочного покрытия.

Таким образом, мы можем говорить о том, что на сегодняшний день, в том числе и на индустриальном рынке, доля водоразбавляемых продуктов постоянно растет. Наша компания предлагает для индустриального рынка целый ряд материалов для производства водоразбавляемых систем, начиная от пленкообразователей и заканчивая добавками, которые могут в значительной мере изменить свойства лакокрасочного покрытия.

Как показывает наша практика и практика наших клиентов, индустриальные покрытия на основе водных материалов востребованы, равно как востребованы и специфические свойства этих покрытий. В том числе к таким свойствам относится высокая скорость формирования пленки. В данном случае речь идет не о времени высыхания на отлип и не о времени межслойной сушки. Здесь говорится о наборе пленкой водостойкости, атмосферостойкости и стойкости к горюче-смазочным материалам (ГСМ). Обычно при лабораторных испытаниях время сушки пленки до проведения испытаний на водостойкость, на стойкость к раствору NaCl, ГСМ составляет от суток до недели. К сожалению, как показывает практика, в реалиях у фирмы не всегда есть возможность выдерживать объект с нанесенной на него краской в окрасочной/сушильной камере в течение, допустим, 5 суток. В связи с этим перед лакокрасочниками была поставлена задача — разработать водоразбавляемую грунт-эмаль по металлу с толщиной сухой пленки около 55 мкм и набором водостойкости после 6 ч сушки. Для подобных целей рекомендуется применять материалы на основе водных алкидных пленкообразователей либо на основе водных гибридных систем, состоящих из водных алкидных пленкообразователей и стиролакриловой дисперсии.

В данном случае специалисты химической лаборатории разрабатывали покрытие на основе водорастворимой алкидной смолы Synthalat DRS 05-117 компании Synthopol Chemie и специализированной стиролакриловой дисперсии Liocryl AS 603 того же производителя, предназначенной для производства индустриальных антикоррозионных материалов. В соответствии со стартовой рецептурой, предлагаемой производителем связующего, материалы применялись в соотношении 1:1 по сухому. Обращаю внимание, что именно по сухому связующему, так как сухой остаток дисперсии составляет 40%, а сухой остаток смолы — 75%.

Варианты повышения водостойкости покрытия нагляднее представить в виде схемы:

Варианты 1 и 2 подразумевают увеличение доли связующего за счет алкидной смолы и дисперсии плюс добавление разного количества циркониевого сиккатива. Варианты 3 и 4 — увеличение доли связующего только за счет добавления стиролакриловой дисперсии и также разное количество циркониевого сиккатива.

Четыре варианта грунт-эмали наносились валиком на обе стороны металлических пластин в 1 слой. Края пластин дополнительно защищались расплавом парафина. Перед испытаниями полученные образцы выдерживали при температуре T=25°С в течение 5 ч.

Испытания проводили погружением окрашенных металлических пластин в воду на одни сутки.

Принятые меры по корректировке рецептуры на данном этапе не привели к положительным результатам: с обеих сторон пластины покрытие покрылось пузырями после нахождения в воде в течение 16 ч. Варианты 3 и 4 с лучше результат по водостойкости, поэтому варианты 1 и 2 были исключены из дальнейших исследований. На рисунках 1 и 2 представлено фото пластин с покрытием по рецептуре 3 через 16 ч нахождения в воде.

Покрытие по варианту 3 через 16 ч нахождения в воде

Рис. 1 (лицевая сторона)                              Рис. 2 (обратная сторона)

В продолжение испытаний решено было увеличить время выдержки образцов покрытий перед погружением в воду с 5 до 6 ч, в результате чего внешний вид покрытий после 16 ч нахождения в воде значительно улучшился по сравнению с предыдущим опытом. На поверхности имели место мелкие пузыри, причем в варианте 4 с 0,6% OS Zr 10 aqua их было мало.

Для гарантированного результата по водостойкости в финишных образцах грунт-эмали количество дисперсии Liocryl AS 603 увеличили до 10%. Через 24 ч нахождения образцов в воде их внешний вид не изменился, пузыри отсутствуют. На рисунках 3 и 4 представлены фото пластин с покрытием по откорректированной рецептуре 3 через 24 ч нахождения в воде.

Покрытие по откорректированному варианту 3 через 24 ч нахождения в воде

Покрытие по откорректированному варианту 3 через 24 ч нахождения в воде

Рис. 3 (лицевая сторона)                              Рис. 4 (обратная сторона)

Из данных, представленных в таблице, следует, что произошел необходимый набор водостойкости (6 ч сушки, 24 ч пластина стоит в воде) и стойкости к ГСМ (24 ч сушки, 12 ч проверяется пластина).

Выводы

Для достаточно толстослойного индустриального покрытия на основе гибридной системы имеет смысл:

  • применять специализированную стиролакриловую дисперсию, предназначенную для индустриальных покрытий;
  • увеличить долю данного связующего по отношению к водоразбавляемой алкидной смоле и применять их не в соотношении 1:1 (как рекомендовалось в стартовой рецептуре), а с превышением в пользу быстросохнущей стиролакриловой дисперсии;
  • важно учитывать, что при работе с толстослойными лакокрасочными покрытиями, содержащими водорастворимые алкидные смолы, совершенно недостаточно применять сиккатив на основе кобальта, способствующего в первую очередь поверхностной сушке покрытия. Необходимо применять вспомогательные сиккативы, ускоряющие сквозное формирование пленки, например, сиккатив на основе циркония. Как показывает наша практика на примере вышеописанной разработки, оптимально соотношение 1:3 (Co:Zr). Это, с нашей точки зрения, оказывает наибольшее влияние на результат;
  • также для производства ВР-покрытий с быстрым набором водостойкости мы рекомендуем использовать специализированные добавки для индустриальных покрытий, например, загустителей на основе ПУ (Borchi Gеl 0620), высококачественных диспергаторов (Borchi Gen 12) и смачивателей поверхности (Borchi Gol LA 200).

Результаты испытаний готового лакокрасочного покрытия

Наименование показателя
Значение
1
Степень перетира, мкм
20
2
Условная вязкость при температуре 20 °С по вискозиметру
типа ВЗ-246 с диаметром сопла 4 мм, с
83
3
Толщина покрытия, мкм
50
4
Время высыхания до степени 3 при температуре 28°С, ч
1
5
Твердость по маятниковому прибору типа ТМЛ (маятник А)
через 24 ч, отн. ед.
0,25
6
Блеск покрытия по блескомеру под углом 65°, %
15
7
Адгезия (метод «решетка»)
1
8
Прочность при ударе на приборе У-1, см
50
9
Стойкость к статическому действию:
- воды
- бензина
- минерального масла
- дизтоплива
 
+
+
+
+

к. т. н. И. Б. Курдюкова. По материалам журнала «ЛКМ и их применение»  

Другие публикации

Промышленная колеровка на российском рынке ЛКМ
Промышленная колеровка на российском рынке ЛКМ
Перспективы развития промышленной колеровки на современном этапе
Насыщение российского рынка лакокрасочными материалами различных производителей ставит перед разработчиками всё новые задачи по...