Melyek a vízbázisú bevonatok száradási sebességének fő okai?
A gyors száradás a leggyakrabban hallott vevői igény a vízbázisú bevonatokkal szemben. A molekulaszerkezetének egyedisége, azaz a molekulák közötti rendkívül erős hidrogénkötés miatt a tulajdonságai jelentősen eltérnek a szerves oldószerek túlnyomó többségétől. A vízbázisú bevonatok területén ez a tulajdonság abban összpontosul, hogy a víz magas párolgási hője miatt a víz párolgási sebessége több mint tízszer, sőt tízszer lassabb, mint a szokásos bevonatoldószereké. Ráadásul a levegőben lévő jelentős mennyiségű vízgőz és a nagy évszakos ingadozások miatt a víz párolgási sebessége ennek megfelelően változik. A legrosszabb esetben, ha a levegő relatív páratartalma eléri az 100% értéket, a víz párolgása leáll, míg a nem vizes oldószereket ez a tényező nem befolyásolja.
Bár a vízalapú bevonatoknak a fent leírt technikai kihívásokkal kell szembenézniük, környezetbarát tulajdonságaiknak köszönhetően fontos szereplői lesznek a bevonatoknak. A vízbázisú bevonatokkal foglalkozóknak az elmúlt évtizedben tett szakadatlan erőfeszítéseivel a vízbázisú bevonattechnológia egyre érettebbé válik. A következőkben a vízbázisú bevonatok száradási sebességét befolyásoló főbb tényezőket és a megfelelő, a formázás során meghozható intézkedéseket tárgyaljuk.
1. A gyanta kiválasztása.
Mint minden bevonat esetében, a vízbázisú bevonatok teljesítményét is nagymértékben meghatározza a formulába választott gyanta. A legtöbb vízbázisú filmképző gyanta emulziós rendszer, amelynek filmképzési mechanizmusa eltér az oldószeres bevonatokétól. Az oldószer alapú gyanták az oldószerrel egyfázisú rendszert alkotnak, és ahogy az oldószer elpárolog, a rendszer viszkozitása növekszik, amíg szilárddá nem válik, ami a rendszer mechanikai tulajdonságai szempontjából folyamatos folyamat. Amikor azonban az emulziós részecskék térfogata elér egy kritikus értéket, a rendszer hirtelen szilárd halmazállapotúvá változik, ami egy diszkontinuus folyamat. A teljes megnyilvánulás a felületi száradástól a festékfilm teljesítményéig a rendszerben maradó víz párolgási sebességétől, az emulziós részecskékben lévő makromolekulák egymásba hatolásától és a rendszerben lévő egyéb szerves kismolekulák elpárolgási sebességétől függ. A rendszer optimalizálása érdekében a gyantát a következő szempontok alapján kell kiválasztani a vízbázisú festékkészítmények készítésekor.
a. Szilárd tartalom: Általában minél magasabb az emulzió szilárdanyag-tartalma, annál közelebb van a felületi száradás kritikus értékéhez, annál gyorsabban szárad. A túl magas szilárdanyag-tartalom azonban egy sor hátrányt is hozhat. A gyors felületi száradás lerövidíti a festési intervallumot és kényelmetlenséget okoz az építkezésben. A magas szilárdanyag-tartalmú emulziók általában rossz reológiai tulajdonságokkal rendelkeznek a gyantarészecskék kis távolsága miatt, és nem érzékenyek a sűrítőanyagokra, ami megnehezíti a festék permetezési vagy festési teljesítményének beállítását.
b. Emulziós részecskeméret: minél kisebbek az emulzió részecskéi, annál kisebb a részecskék közötti távolság azonos szilárdanyag-tartalom mellett, annál alacsonyabb a táblázat száraz kritikus értéke, annál gyorsabb a szárítási sebesség. A kis emulziós részecskék más előnyökkel is járnak, mint például a jó filmképző tulajdonságok és a magas fényesség.
c. A gyanta üvegesedési hőmérséklete (Tg): Általánosságban elmondható, hogy minél magasabb a gyanta Tg értéke, annál jobb a végső fólia teljesítménye. A száradási idő tekintetében azonban a tendencia alapvetően ellentétes. a magas Tg értékű gyantákhoz általában több filmképző adalékanyagot kell hozzáadni a formulához, hogy megkönnyítsék a makromolekulák egymásba hatolását az emulziós részecskék között és elősegítsék a film minőségét. Ezek a filmképző adalékok azonban elegendő időt igényelnek ahhoz, hogy elpárologjanak a rendszerből, és valójában meghosszabbítják a felületi száradástól a teljes száradásig tartó időt. Így e Tg-tényezőt tekintve a száradási idő és a filmképző teljesítmény gyakran ellentétes egymással.
d. Az emulziós részecskék fázisszerkezete: az emulzió előállítási folyamatától függően ugyanaz a monomer-összetétel különböző részecskefázis-szerkezetet eredményezhet. A széles körben ismert mag-héj szerkezet az egyik példa erre. Bár nem lehetséges, hogy egy emulzió minden részecskéje mag-héj szerkezetűvé váljon, ez a képletes analógia lehetőséget ad arra, hogy az emberek általánosságban megértsék az emulzió filmképző tulajdonságait. Ha a részecskéknek alacsony a héj Tg-je és magas a mag Tg-je, akkor a rendszer kevesebb filmképző adalékanyagot igényel és gyorsabban szárad, de a film keménységét befolyásolja, hogy a folytonos fázis a filmképzés után alacsony Tg-jű gyanta. Ezzel szemben, ha a részecskék héj Tg értéke magas, a filmképzéshez bizonyos mennyiségű segédanyagra van szükség, és a film száradási sebessége lassabb lesz, mint az előbbi esetben, de a száradás utáni keménység nagyobb lesz, mint az előbbi esetben.
e. A felületaktív anyagok típusa és mennyisége: a gyakori emulziók a gyártási folyamat során bizonyos felületaktív anyagokat használnak. A felületaktív anyagok izoláló és védő hatással vannak az emulziós részecskékre, és nagy hatással vannak a filmképződés folyamatára, ahol a részecskék összeolvadnak egymással, különösen a kezdeti szakaszban, azaz a felületi szárítás során. Ráadásul ezek az egyedi vegyi anyagok, amelyek bizonyos oldékonysággal rendelkeznek mind a víz-, mind az olajfázisban, a gyantában oldva ténylegesen filmképző adalékanyagként működnek. A különböző felületaktív anyagok a gyantában való eltérő oldhatóságuk miatt különböző filmképző szerepeket töltenek be.
2. A gyanta keményedési mechanizmusa.
A vízbázisú gyanta filmképző kikeményedése általában több szintű mechanizmussal történik. Először is, az emulziós részecskék aggregációja és fúziója, az a mechanizmus, amelyet minden emulziós felületszárítás kénytelen megtapasztalni. Ezután a víz és más filmképző adalékanyagok elpárolgása, amely lehetővé teszi magának a hőre lágyuló gyantának az alapvető tulajdonságainak teljes megvalósulását, a kikeményedés második szakasza. Végül bizonyos emulziók az előkészítés során keresztkötési mechanizmust, vagy a bevonat felhordása során keresztkötő anyagokat vezetnek be, hogy tovább növeljék a hőre lágyuló gyanta tetején lévő film keménységét. Az utolsó lépésben alkalmazott térhálósító mechanizmus jelentős hatással lehet a film végső sebességére és a kikeményedés mértékére. A gyakori térhálósítási mechanizmusok közé tartozik az oxidatív térhálósítás (pl. alkidgyanták térhálósítása), a Micell-adalékos térhálósítás (pl. egyes önhídmentes emulziós rendszerek) és a nukleofil szubsztitúciós térhálósítás (pl. epoxi, poliuretán stb.). Ezeket a térhálósodási reakciókat, befolyásolja a hőmérséklet, a pH és egyéb tényezők, a receptúrában egyensúlyt kell teremteni a rendszer keményedési követelményei és a kapcsolat egyéb tulajdonságai között.
3. A filmképző adalékanyagok mennyisége és típusa.
Elméletileg bármely gyanta oldószere filmképző adalékanyag. A gyakorlatban, figyelembe véve a biztonságot, a költségeket, a sebességet és egyéb tényezőket, csak egy tucatnyi gyakori filmképző adalékanyag létezik, főként néhány magas forráspontú alkohol, éter és észter. Ezeket a filmképző adalékokat a különböző vízbázisú bevonatokat készítő mérnökök előnyben részesítik. Általában csak két vagy háromféle filmképző adalékanyagot használnak általában a tapasztalt mérnökök. A fő szempont a reagens eloszlása a víz és a gyanta között, valamint a gyantarészecskéken belül. Különösen akkor, ha a vízbázisú gyanta többfázisú gyanta, a filmképző adalékanyagok kiválasztása és illesztése különösen fontos.
4. Építési környezet.
Az írás elején a víz kérdését tárgyaltuk. A víz tulajdonságai miatt a vízbázisú festékek építési környezete igényesebb, mint az olajbázisú festékeké, főként azért, mert az építés során a hőmérsékletet és a páratartalmat a lehető legjobban szabályozni kell. Az általános célú készítmények esetében a magas páratartalmat a lehető legnagyobb mértékben el kell kerülni. Ha magas páratartalom mellett kell dolgozni, akkor a formulát módosítani kell, vagy gyors filmképződésű gyantát kell választani, vagy a helyszínt el kell szigetelni.
UV-bevonat alapanyagok : UV monomer Ugyanazon sorozat termékei
| Politiol/Polimerkaptán | ||
| DMES monomer | Bis(2-merkaptoetil)szulfid | 3570-55-6 |
| DMPT monomer | THIOCURE DMPT | 131538-00-6 |
| PETMP monomer | PENTAERITRITOL-TETRA(3-MERKAPTOPROPIONÁT) | 7575-23-7 |
| PM839 Monomer | Polioxi(metil-1,2-etándiil) | 72244-98-5 |
| Monofunkciós monomer | ||
| HEMA monomer | 2-hidroxietil-metakrilát | 868-77-9 |
| HPMA monomer | 2-hidroxipropil-metakrilát | 27813-02-1 |
| THFA monomer | Tetrahidrofurfuril-akrilát | 2399-48-6 |
| HDCPA monomer | Hidrogénezett diciklopentenil-akrilát | 79637-74-4 |
| DCPMA monomer | Dihidrodiciklopentadienil-metakrilát | 30798-39-1 |
| DCPA monomer | Dihidrodiciklopentadienil-akrilát | 12542-30-2 |
| DCPEMA monomer | Diciklopenteniloxi-etil-metakrilát | 68586-19-6 |
| DCPEOA monomer | Diciklopenteniloxi-etil-akrilát | 65983-31-5 |
| NP-4EA monomer | (4) etoxilált nonylfenol | 50974-47-5 |
| LA Monomer | Lauril-akrilát / dodecil-akrilát | 2156-97-0 |
| THFMA monomer | Tetrahidrofurfuril-metakrilát | 2455-24-5 |
| PHEA monomer | 2-FENOXI-ETIL-AKRILÁT | 48145-04-6 |
| LMA monomer | Lauril-metakrilát | 142-90-5 |
| IDA monomer | Izodecil-akrilát | 1330-61-6 |
| IBOMA monomer | Izobornyl-metakrilát | 7534-94-3 |
| IBOA monomer | Izobornyil-akrilát | 5888-33-5 |
| EOEOEA Monomer | 2-(2-etoxietoxi-etoxi)etil-akrilát | 7328-17-8 |
| Multifunkcionális monomer | ||
| DPHA monomer | Dipentaeritritol-hexakrilát | 29570-58-9 |
| DI-TMPTA monomer | DI(TRIMETILOLPROPAN)TETRAAKRILÁT | 94108-97-1 |
| Akrilamid-monomer | ||
| ACMO monomer | 4-akrilil-morfolin | 5117-12-4 |
| Difunkciós monomer | ||
| PEGDMA monomer | Poli(etilénglikol)-dimetakrilát | 25852-47-5 |
| TPGDA monomer | Tripropilén-glikol-diacrilát | 42978-66-5 |
| TEGDMA monomer | Trietilénglikol-dimetakrilát | 109-16-0 |
| PO2-NPGDA monomer | Propoxilát neopentylenglikol-diacrilát | 84170-74-1 |
| PEGDA monomer | Polietilén-glikol-diacrilát | 26570-48-9 |
| PDDA monomer | Ftalát dietilénglikol-diacrilát | |
| NPGDA monomer | Neopentil-glikol-diacrilát | 2223-82-7 |
| HDDA monomer | Hexametilén-diacrilát | 13048-33-4 |
| EO4-BPADA monomer | ETOXILÁLT (4) BISZFENOL A-DIACRILÁT | 64401-02-1 |
| EO10-BPADA Monomer | ETOXILÁLT (10) BISZFENOL A-DIACRILÁT | 64401-02-1 |
| EGDMA monomer | Etilénglikol-dimetakrilát | 97-90-5 |
| DPGDA monomer | Dipropilén-glikol-dienoát | 57472-68-1 |
| Bis-GMA monomer | Biszfenol A glicidil-metakrilát | 1565-94-2 |
| Trifunkcionális monomer | ||
| TMPTMA monomer | Trimetilolpropan-trimetakrilát | 3290-92-4 |
| TMPTA monomer | Trimetilolpropan-trikrilát | 15625-89-5 |
| PETA monomer | Pentaeritritol-trikrilát | 3524-68-3 |
| GPTA ( G3POTA ) Monomer | GLICERIL-PROPOXI-TRIAKRILÁT | 52408-84-1 |
| EO3-TMPTA monomer | Etoxilált trimetilolpropan-trikrilát | 28961-43-5 |
| Fotoreziszt monomer | ||
| IPAMA monomer | 2-izopropil-2-adamantil-metakrilát | 297156-50-4 |
| ECPMA monomer | 1-etil-ciklopentil-metakrilát | 266308-58-1 |
| ADAMA monomer | 1-Adamantil-metakrilát | 16887-36-8 |
| Metakrilát monomer | ||
| TBAEMA monomer | 2-(terc-butilamino)etil-metakrilát | 3775-90-4 |
| NBMA monomer | n-butil-metakrilát | 97-88-1 |
| MEMA monomer | 2-metoxietil-metakrilát | 6976-93-8 |
| i-BMA monomer | Izobutil-metakrilát | 97-86-9 |
| EHMA monomer | 2-etilhexil-metakrilát | 688-84-6 |
| EGDMP monomer | Etilénglikol bisz(3-merkaptopropionát) | 22504-50-3 |
| EEMA monomer | 2-etoxietil-2-metilprop-2-enoát | 2370-63-0 |
| DMAEMA monomer | N,M-dimetil-aminoetil-metakrilát | 2867-47-2 |
| DEAM monomer | Dietilaminoetil-metakrilát | 105-16-8 |
| CHMA monomer | Ciklohexil-metakrilát | 101-43-9 |
| BZMA monomer | Benzil-metakrilát | 2495-37-6 |
| BDDMP monomer | 1,4-Butándiol Di(3-merkaptopropionát) | 92140-97-1 |
| BDDMA monomer | 1,4-butándioldi-oldimetakrilát | 2082-81-7 |
| AMA monomer | Alil-metakrilát | 96-05-9 |
| AAEM monomer | Acetilacetoxi-etil-metakrilát | 21282-97-3 |
| Akrilát monomer | ||
| IBA monomer | Izobutil-akrilát | 106-63-8 |
| EMA monomer | Etil-metakrilát | 97-63-2 |
| DMAEA monomer | Dimetil-aminoetil-akrilát | 2439-35-2 |
| DEAEA monomer | 2-(dietilamino)etil-prop-2-enoát | 2426-54-2 |
| CHA monomer | ciklohexil prop-2-enoát | 3066-71-5 |
| BZA monomer | benzil-prop-2-enoát | 2495-35-4 |