Was sind die Hauptgr\u00fcnde f\u00fcr die Trocknungsgeschwindigkeit von Lacken auf Wasserbasis?<\/p>\n
Schnelle Trocknung ist die am h\u00e4ufigsten geh\u00f6rte Kundenanforderung an w\u00e4ssrige Lacke. Aufgrund der einzigartigen Molekularstruktur, d. h. der extrem starken Wasserstoffbr\u00fcckenbindung zwischen den Molek\u00fclen, unterscheiden sich die Eigenschaften deutlich von denen der meisten organischen L\u00f6sungsmittel. Im Bereich der w\u00e4ssrigen Beschichtungen konzentriert sich diese Eigenschaft auf die Tatsache, dass aufgrund der hohen Verdampfungsw\u00e4rme von Wasser die Verdampfungsrate von Wasser mehr als zehn oder sogar zehnmal langsamer ist als die von herk\u00f6mmlichen Beschichtungsl\u00f6sungsmitteln. Au\u00dferdem \u00e4ndert sich die Verdunstungsrate von Wasser aufgrund der gro\u00dfen Menge an Wasserdampf in der Luft und der starken jahreszeitlichen Schwankungen entsprechend. Im schlimmsten Fall, wenn die relative Luftfeuchtigkeit 100% erreicht, wird die Verdunstung von Wasser gestoppt, w\u00e4hrend Nicht-Wasser-L\u00f6sungsmittel von diesem Faktor nicht betroffen sind.<\/p>\n
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Obwohl Wasserlacke mit den oben beschriebenen technischen Herausforderungen konfrontiert sind, werden sie aufgrund ihrer umweltfreundlichen Eigenschaften zu einem wichtigen Akteur im Bereich der Beschichtungen werden. Dank der unerm\u00fcdlichen Anstrengungen der Hersteller von Wasserlacken in den letzten zehn Jahren wird die Technologie der Wasserlacke immer ausgereifter. Im Folgenden werden die wichtigsten Faktoren er\u00f6rtert, die die Trocknungsgeschwindigkeit von Wasserlacken beeinflussen, sowie die entsprechenden Ma\u00dfnahmen, die bei der Formulierung getroffen werden k\u00f6nnen.<\/p>\n
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1. Auswahl des Harzes.<\/p>\n
Wie bei allen Beschichtungen wird die Leistung von Beschichtungen auf Wasserbasis weitgehend durch das f\u00fcr die Formulierung gew\u00e4hlte Harz bestimmt. Bei den meisten filmbildenden Harzen auf Wasserbasis handelt es sich um Emulsionssysteme, deren Filmbildungsmechanismus sich von dem der l\u00f6sungsmittelbasierten Lacke unterscheidet. Harze auf L\u00f6semittelbasis bilden mit dem L\u00f6semittel ein einphasiges System, und wenn das L\u00f6semittel verdampft, nimmt die Viskosit\u00e4t des Systems zu, bis es fest wird, was im Hinblick auf die mechanischen Eigenschaften des Systems ein kontinuierlicher Prozess ist. Erreicht das Volumen der Emulsionspartikel jedoch einen kritischen Wert, geht das System pl\u00f6tzlich von einem Zustand in einen festen Zustand \u00fcber, was ein diskontinuierlicher Prozess ist. Der vollst\u00e4ndige \u00dcbergang von der Oberfl\u00e4chentrocknung zur Leistung des Farbfilms h\u00e4ngt von der Verdunstungsrate des Restwassers im System, der Durchdringung der Makromolek\u00fcle in den Emulsionspartikeln und der Verfl\u00fcchtigungsrate anderer kleiner organischer Molek\u00fcle im System ab. Um das System zu optimieren, sollte das Harz bei der Herstellung von w\u00e4ssrigen Lackformulierungen nach den folgenden Gesichtspunkten ausgew\u00e4hlt werden.<\/p>\n
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a. Feststoffgehalt: In der Regel gilt: Je h\u00f6her der Feststoffgehalt der Emulsion ist, desto n\u00e4her liegt sie am kritischen Wert f\u00fcr die Oberfl\u00e4chentrocknung und desto schneller trocknet sie. Ein zu hoher Feststoffgehalt kann jedoch auch eine Reihe von Nachteilen mit sich bringen. Eine schnelle Oberfl\u00e4chentrocknung verk\u00fcrzt das Anstrichintervall und verursacht Unannehmlichkeiten beim Bau. Emulsionen mit hohem Feststoffgehalt haben in der Regel ein schlechtes rheologisches Verhalten aufgrund der geringen Abst\u00e4nde zwischen den Harzteilchen und sind unempfindlich gegen\u00fcber Verdickungsmitteln, was die Einstellung der Spritz- oder Lackierleistung der Farbe erschwert.<\/p>\n
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b. Gr\u00f6\u00dfe der Emulsionsteilchen: Je kleiner die Emulsionsteilchen sind und je geringer der Abstand zwischen den Teilchen bei gleichem Feststoffgehalt ist, desto niedriger ist der kritische Wert f\u00fcr die Tischtrocknung und desto schneller ist die Trocknungsgeschwindigkeit. Kleine Emulsionspartikel bringen auch andere Vorteile mit sich, wie z. B. gute filmbildende Eigenschaften und hohen Glanz.<\/p>\n
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c. Glas\u00fcbergangstemperatur (Tg) des Harzes: Im Allgemeinen gilt: Je h\u00f6her die Tg des Harzes ist, desto besser ist die Leistung des fertigen Films. Bei der Trocknungszeit ist der Trend jedoch genau umgekehrt. Bei Harzen mit hoher Tg m\u00fcssen der Formulierung in der Regel mehr filmbildende Additive zugesetzt werden, um die Durchdringung der Makromolek\u00fcle zwischen den Emulsionspartikeln zu erleichtern und die Filmqualit\u00e4t zu verbessern. Diese filmbildenden Additive ben\u00f6tigen jedoch ausreichend Zeit, um sich aus dem System zu verfl\u00fcchtigen und verl\u00e4ngern die Zeit von der Oberfl\u00e4chentrocknung bis zur vollst\u00e4ndigen Trocknung. In Bezug auf diesen Tg-Faktor stehen also Trocknungszeit und Filmbildungsleistung oft im Widerspruch zueinander.<\/p>\n
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d. Phasenstruktur der Emulsionspartikel: Je nach dem Verfahren zur Herstellung der Emulsion kann die gleiche Monomerzusammensetzung zu unterschiedlichen Phasenstrukturen der Partikel f\u00fchren. Die weithin bekannte Kern-Schale-Struktur ist eines der Beispiele. Obwohl nicht alle Partikel einer Emulsion eine Kern-Schale-Struktur aufweisen k\u00f6nnen, ist diese bildliche Analogie ein Weg, um ein allgemeines Verst\u00e4ndnis der filmbildenden Eigenschaften einer Emulsion zu erhalten. Wenn die Teilchen eine niedrige Tg der Schale und eine hohe Tg des Kerns haben, ben\u00f6tigt das System weniger filmbildende Additive und trocknet schneller, aber die H\u00e4rte des Films wird beeintr\u00e4chtigt, da die kontinuierliche Phase nach der Filmbildung ein Harz mit niedriger Tg ist. Im Gegensatz dazu ist bei einer hohen Schalen-Tg der Teilchen eine bestimmte Menge an Hilfsstoffen f\u00fcr die Filmbildung erforderlich, und die Trocknungsgeschwindigkeit des Films ist langsamer als bei der ersten Variante, aber die H\u00e4rte nach dem Trocknen ist h\u00f6her als bei der ersten Variante.<\/p>\n
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e. Art und Menge der Tenside: Bei der Herstellung g\u00e4ngiger Emulsionen werden bestimmte Tenside verwendet. Tenside haben eine isolierende und sch\u00fctzende Wirkung auf die Emulsionspartikel und haben einen gro\u00dfen Einfluss auf den Prozess der Filmbildung, bei dem die Partikel miteinander verschmolzen werden, insbesondere in der Anfangsphase, d. h. bei der Oberfl\u00e4chentrocknung. Dar\u00fcber hinaus wirken diese einzigartigen Chemikalien, die eine gewisse L\u00f6slichkeit sowohl in der Wasser- als auch in der \u00d6lphase aufweisen, in dem Harz gel\u00f6st als filmbildende Additive. Verschiedene Tenside haben aufgrund ihrer unterschiedlichen L\u00f6slichkeit im Harz unterschiedliche filmbildende Funktionen.<\/p>\n
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2. Aush\u00e4rtungsmechanismus des Harzes.<\/p>\n
Die filmbildende Aush\u00e4rtung von Harzen auf Wasserbasis erfolgt im Allgemeinen auf mehreren Ebenen. Zun\u00e4chst ist die Aggregation und Verschmelzung der Emulsionspartikel der Mechanismus, der bei jeder Emulsionsoberfl\u00e4chentrocknung abl\u00e4uft. Die zweite Stufe der Aush\u00e4rtung ist die Verfl\u00fcchtigung von Wasser und anderen filmbildenden Additiven, wodurch die grundlegenden Eigenschaften des thermoplastischen Harzes selbst voll zum Tragen kommen. Schlie\u00dflich f\u00fchren bestimmte Emulsionen bei der Herstellung einen Vernetzungsmechanismus oder Vernetzungsmittel beim Auftragen der Beschichtung ein, um die H\u00e4rte des Films auf dem thermoplastischen Harz weiter zu erh\u00f6hen. Der Vernetzungsmechanismus in diesem letzten Schritt kann einen erheblichen Einfluss auf die endg\u00fcltige Geschwindigkeit und den Grad der Aush\u00e4rtung des Films haben. Zu den \u00fcblichen Vernetzungsmechanismen geh\u00f6ren die oxidative Vernetzung (z. B. die Vernetzung von Alkydharzen), die Vernetzung durch Mizell-Additive (z. B. einige selbstvernetzende Emulsionssysteme) und die nukleophile Substitutionsvernetzung (z. B. Epoxid, Polyurethan usw.). Diese Vernetzungsreaktionen, die von Temperatur, pH-Wert und anderen Faktoren beeinflusst werden, sollten in der Formulierung auf die Aush\u00e4rtungsanforderungen des Systems und andere Eigenschaften der Beziehung abgestimmt werden.<\/p>\n
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3. Die Menge und Art der filmbildenden Zusatzstoffe.<\/p>\n
Theoretisch ist das L\u00f6sungsmittel eines jeden Harzes ein filmbildender Zusatzstoff. In der Praxis gibt es unter Ber\u00fccksichtigung von Sicherheit, Kosten, Geschwindigkeit und anderen Faktoren nur ein Dutzend \u00fcblicher filmbildender Zus\u00e4tze, haupts\u00e4chlich einige Alkohole, Ether und Ester mit hohem Siedepunkt. Diese filmbildenden Zus\u00e4tze werden von verschiedenen Ingenieuren f\u00fcr w\u00e4ssrige Beschichtungen bevorzugt. Im Allgemeinen gibt es nur zwei oder drei Arten von filmbildenden Additiven, die von einem erfahrenen Ingenieur verwendet werden. Das Hauptaugenmerk liegt auf der Verteilung des Reagens zwischen dem Wasser und dem Harz und innerhalb der Harzpartikel. Besonders wenn es sich bei dem wasserbasierten Harz um ein Mehrphasenharz handelt, ist die Auswahl und Abstimmung der filmbildenden Additive besonders wichtig.<\/p>\n
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4. Bauliche Umgebung.<\/p>\n
Zu Beginn dieses Artikels haben wir das Thema Wasser angesprochen. Aufgrund der Eigenschaften von Wasser ist die Bauumgebung von Wasserfarben anspruchsvoller als die von \u00d6lfarben, vor allem weil die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit w\u00e4hrend des Baus so weit wie m\u00f6glich kontrolliert werden sollten. Bei Allzweckformulierungen sollte eine hohe Luftfeuchtigkeit so weit wie m\u00f6glich vermieden werden. Wenn es notwendig ist, unter hoher Luftfeuchtigkeit zu arbeiten, sollte die Formulierung angepasst, ein Harz mit schneller Filmbildung gew\u00e4hlt oder die Baustelle isoliert werden.<\/p>\n
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Quick answer:<\/strong> A practical coating formulation choice starts with the application environment, then checks film formation, adhesion, appearance, and process stability under real production conditions.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n