Qual è la proprietà antischiuma delle vernici ad alta viscosità per le vernici per legno a base d'acqua?
Durante l'applicazione delle vernici per legno all'acqua, in genere si consiglia di applicare la vernice in strati sottili e in più volte. Questo perché quando le vernici all'acqua vengono applicate in strati spessi, si asciugano lentamente, la durezza aumenta lentamente ed è difficile sgrassare, rendendo difficile ottenere un buon risultato di applicazione. Tuttavia, nelle applicazioni produttive reali, per migliorare l'efficienza produttiva, è necessario applicare le vernici per legno a base d'acqua in strati spessi in una sola volta, soprattutto nei settori in cui i requisiti della superficie non sono molto elevati, come il rivestimento di telai di finestre, cornici e altre superfici. Questa applicazione è già abbastanza comune.
Questo settore è caratterizzato dall'uso della spruzzatura airless a media pressione, semplice nel processo e altamente produttiva. La costruzione è caratterizzata da un'elevata viscosità e da un singolo strato di spessore fino a 250 μm. Uno dei problemi più difficili da risolvere quando si utilizza questo processo è la schiumatura.
Quando si spruzza, un gran numero di bolle d'aria non può essere eliminato durante il processo di essiccazione del film di rivestimento, con il risultato di un gran numero di fori di spillo sulla superficie.
Questo è diventato quasi un ostacolo importante all'espansione delle vernici per legno a base d'acqua in altri settori professionali, come quello dei mobili, soprattutto per quanto riguarda le vernici, 70%-90% delle quali sono costituite da resine, il che rende la disbatterizzazione molto più difficile rispetto alle vernici a tinta unita (contenenti biossido di titanio e altre polveri). Nella verniciatura di porte e finestre, circa 2/3 sono costituiti da rivestimenti a vernice opaca. Pertanto, è necessario condurre una ricerca approfondita sulle prestazioni antischiuma delle vernici opache a base d'acqua quando vengono spruzzate a media pressione.
Cause della schiuma
Schiuma nel processo di produzione
Nella produzione di rivestimenti, spesso è necessaria una dispersione ad alta velocità per miscelare gli ingredienti in modo uniforme, con conseguente formazione di un gran numero di bolle. Se queste bolle non possono essere rotte dopo la permanenza, inevitabilmente compromettono l'eliminazione della schiuma durante l'applicazione. Nel processo di produzione delle vernici per legno a base d'acqua ad alto contenuto di resina, l'eliminazione della schiuma è più difficile quando la viscosità è elevata, e la viscosità non deve essere troppo bassa per soddisfare le esigenze di applicazione e stoccaggio. Se il prodotto viene applicato con una pistola airless a media pressione, la viscosità deve essere generalmente superiore a 80 KU. Per soddisfare questo requisito, la viscosità iniziale del prodotto dovrebbe essere di almeno 90 KU (30°C), in modo da poter continuare ad applicare normalmente il prodotto anche quando la viscosità diminuisce in ambienti caldi d'estate o per altre esigenze applicative. Con una viscosità di 90 KU (30°C), non è difficile risolvere semplicemente il problema dello sbrinamento. Tuttavia, nel processo di produzione reale, dovendo considerare anche il problema del cedimento durante la verniciatura a spessore su superfici verticali, è necessario migliorare la tissotropia della vernice. Pertanto, è necessario trovare un buon equilibrio tra reologia e antischiuma durante il processo di produzione.
D'altra parte, se si sviluppa un processo produttivo adeguato, è anche possibile ridurre le bolle d'aria generate durante la produzione della vernice. Ad esempio, nella produzione di vernici opache, la polvere opacizzante viene prima trasformata in un impasto per evitare il gran numero di bolle d'aria generate durante la dispersione ad alta velocità della polvere opacizzante nella resina. Prima di iniziare la miscelazione viene aggiunta una quantità adeguata di antischiuma con buone proprietà di soppressione della schiuma; il rivestimento viene regolato alla viscosità appropriata prima della dispersione ad alta velocità per evitare di portare una grande quantità di aria nel rivestimento quando la superficie di dispersione viene agitata, ecc. Tutti questi accorgimenti possono ridurre la generazione di bolle d'aria durante la produzione del rivestimento.
Schiuma durante l'applicazione
1. Il substrato
Quando si applicano le vernici per legno, il legno stesso ha spesso molti capillari, per cui spesso il substrato deve essere prima sigillato. Se il substrato non è sigillato correttamente, l'aria presente nei capillari del substrato fuoriesce durante il processo di verniciatura, entra nel film umido della vernice e forma delle bolle. Se non si riesce a rompere le bolle, si formeranno fori di spillo o crateri. Durante l'applicazione di vernici a base d'acqua, soprattutto se completamente chiuse, l'elevata viscosità dell'applicazione e la spruzzatura a spessore una tantum rendono più difficile lo sgrassamento del film umido della vernice durante l'applicazione. Pertanto, quando si applicano vernici a base d'acqua in modo completamente chiuso, è generalmente necessario applicare una o due mani di primer sigillante per cercare di espellere quanta più aria possibile dai capillari del substrato. Altrimenti, una volta che l'aria entra nel rivestimento spesso nel processo successivo, le bolle risultanti saranno difficili da eliminare.
2. Pistola a spruzzo
Anche lo strumento di costruzione è un fattore che contribuisce alla formazione di bolle nella vernice. Nell'applicazione di vernici per mobili a base d'acqua, sia il fondo che la finitura vengono spruzzati. In generale, migliore è la nebulizzazione, minore è la probabilità che si creino bolle durante l'applicazione. Per questo motivo, la spruzzatura con una pistola ad aria compressa è migliore rispetto alla spruzzatura airless a media pressione per due motivi principali: in primo luogo, la pressione dell'aria di atomizzazione quando si spruzza con una pistola ad aria compressa è più elevata, generalmente 0,6-0,8 MPa. Dopo la nebulizzazione, la vernice raggiunge la superficie dell'oggetto da verniciare a una velocità maggiore, in modo che, anche se il numero di bolle è ridotto, esse possono essere rotte quando le particelle di vernice "colpiscono" la superficie dell'oggetto. L'aria di atomizzazione della pistola a spruzzo a miscela d'aria a media pressione è solo da 0,1 a 0,2 MPa e il suo effetto di atomizzazione è peggiore di quello della pistola ad aria compressa. Anche la velocità con cui le particelle di vernice raggiungono la superficie dell'oggetto è inferiore a quella della pistola ad aria compressa, quindi l'effetto di rottura delle bolle durante la costruzione è peggiore. In secondo luogo, la viscosità della vernice spruzzata è inferiore quando si utilizza una pistola ad aria rispetto a una pistola airless a media pressione. Ciò facilita la nebulizzazione della vernice, la rottura delle bolle e lo sgrassamento della superficie durante il processo di essiccazione.
D'altra parte, anche la quantità di olio e aria nella pistola a spruzzo durante l'applicazione è un fattore importante che influisce sulla formazione di bolle. Sia che si tratti di una pistola ad aria o di una pistola a media pressione a miscela d'aria, la quantità di olio e aria può essere regolata in modo flessibile e il rapporto di miscelazione deve essere determinato in base alla viscosità della vernice o all'effetto di applicazione desiderato sull'oggetto da verniciare. Ad esempio, quando si utilizza un rivestimento semi-aperto, a volte è necessario spruzzare "più secco" (piccolo volume di olio e grande volume d'aria), mentre quando si utilizza un rivestimento completamente chiuso, è generalmente necessario spruzzare "bagnato" (volume di olio leggermente maggiore e volume d'aria leggermente minore). In genere, prima dell'applicazione, è necessario ottimizzare la nebulizzazione del rivestimento regolando il volume dell'olio e dell'aria, per ottenere i migliori risultati di applicazione.
Fattori che influenzano la disbatterizzazione delle vernici per legno a base d'acqua
1. La resina
Negli esperimenti di schiumatura con vernici opache ad alta viscosità a base d'acqua, la resina è il fattore più critico che influisce sulla facilità di schiumazione. Attualmente esistono tre tipi principali di vernici per legno a base d'acqua: poliuretano a base d'acqua (PU), acrilico a base d'acqua (AC) e composito di poliuretano e acrilico a base d'acqua (PU A). A causa delle differenze nel meccanismo di sintesi, anche la facilità di sgrassatura dei tre tipi di resine differisce notevolmente.
La schiumatura dei PU e dei PUA a base acquosa è relativamente facile, mentre quella dei CA a base acquosa è relativamente difficile. Questo perché gli emulsionanti, che sono un tipo di tensioattivo, tendono a provocare schiuma quando vengono agitati. Tuttavia, nel mercato domestico dei rivestimenti all'acqua per mobili, il CA all'acqua è stato ampiamente utilizzato per i suoi vantaggi in termini di prezzo, velocità di essiccazione, resistenza all'acqua, ecc. In particolare, le emulsioni di polimerizzazione core-shell hanno una temperatura di formazione del film più bassa, riducono notevolmente il contenuto di VOC e presentano buone proprietà di durezza, elasticità e antibloccaggio dopo la formazione del film. Attualmente sono utilizzate in grandi quantità per il rivestimento superficiale di prodotti in legno per esterni.
Tra le emulsioni AC, la difficoltà di schiumare varia a seconda del tipo di emulsionante e del metodo di sintesi utilizzato durante la sintesi dell'emulsione. Ad esempio, i sistemi di emulsione anionica hanno particelle di piccole dimensioni e sono inclini alla formazione di schiuma. Le emulsioni di CA a base acquosa prodotte con polimerizzazione senza sapone o con polimerizzazione core-shell sono più facili da schiumare rispetto alle tradizionali emulsioni di CA a base acquosa. Gli esperimenti hanno dimostrato che nella formulazione di vernici opache ad alta viscosità, l'uso di emulsioni con polimerizzazione core-shell può ridurre notevolmente la difficoltà di schiumare durante la produzione.
2. Viscosità
Sia che venga conservata nella latta di vernice o durante il processo di essiccazione dopo l'applicazione, la sgrassatura è più difficile quando la vernice ha una viscosità più elevata. Nella produzione vera e propria, la viscosità della vernice deve essere controllata entro un certo intervallo per evitare depositi e cedimenti. Nella spruzzatura airless a media pressione di vernici per legno a base d'acqua, la viscosità di lavoro della vernice deve essere mantenuta a 80 KU o superiore, mentre la viscosità ex fabbrica del prodotto finito deve spesso essere mantenuta al di sopra di 90 KU per compensare le variazioni di viscosità causate dall'aumento della temperatura e dalla necessità di regolare la viscosità con acqua durante l'applicazione. A seconda delle proprietà reologiche del rivestimento, la viscosità viene generalmente controllata tra 90 e 120 KU (25°C).
3. Schiumogeni
Nelle vernici opache a base d'acqua ad alta viscosità, la schiumatura è più difficile a causa dell'elevato contenuto di resina e dell'alta viscosità. La quantità e il tipo di antischiuma utilizzati in fase di produzione sono relativamente elevati e, in genere, vengono impiegati due o tre antischiuma in combinazione tra loro, che vengono utilizzati prima, durante e dopo la dispersione ad alta velocità per sopprimere, antischiuma e disaerare. Affinché l'antischiuma e gli altri additivi si mescolino bene con la resina, è necessaria una dispersione ad alta velocità, che genera un gran numero di bolle. Pertanto, è necessario aggiungere una certa quantità di antischiuma con migliori proprietà antischiuma prima della dispersione ad alta velocità.
I principali antischiuma comunemente utilizzati nelle vernici per legno a base d'acqua sono l'olio minerale e il silicone. Il primo è a basso costo e ha una debole capacità antischiuma. È composto principalmente da olio vettore 85% e particelle idrofobe 15%; le particelle idrofobe sono generalmente costituite da silice fumata, stearato metallico, ecc. Questo tipo di antischiuma è soggetto all'annerimento del film di rivestimento e può essere utilizzato per stucchi e fondi a bassa brillantezza. Quest'ultimo è composto principalmente da emulsioni di organosilicone fortemente idrorepellente e di polidimetilsilossano modificato con polietere, che hanno scarso effetto sulla brillantezza e sulla trasparenza. Attualmente è il principale antischiuma per le vernici per legno a base d'acqua. Tuttavia, alcuni articoli hanno evidenziato che alcuni antischiuma modificati con olio minerale sono più efficaci degli antischiuma a base di organosilicio. Pertanto, la scelta degli antischiuma dovrebbe essere basata su resine diverse e determinata in base ai risultati sperimentali.
4. Addensanti
La scelta degli addensanti è molto importante nella produzione di vernici opache a base d'acqua ad alta viscosità. È la chiave delle proprietà antischiuma del prodotto durante lo stoccaggio o l'applicazione. Attualmente esistono due tipi principali di addensanti comunemente utilizzati: associativi e alcalinizzanti. Il primo è in grado di fornire una migliore fluidità e viscosità al taglio, mentre il secondo può migliorare la stabilità allo stoccaggio e le proprietà anti-caduta. In produzione, il primo favorisce la formazione di schiuma e la degassificazione, mentre il secondo è più facile da stabilizzare. Tuttavia, poiché il primo ha una migliore fluidità, la sua resistenza alla contaminazione durante l'applicazione è notevolmente ridotta. Pertanto, per mantenere la stabilità di stoccaggio del rivestimento e garantire una migliore resistenza alla flessione e alla contaminazione durante l'applicazione, le vernici opache a base d'acqua devono talvolta essere utilizzate in combinazione con un certo addensante alcalino, anche quando la viscosità è elevata. Esistono molti tipi di questi due tipi di addensanti, e il modo in cui abbinarli deve essere determinato in base ai risultati sperimentali dopo la selezione della resina.
5. Agenti opacizzanti e agenti bagnanti e disperdenti
Nelle vernici opache a spruzzo airless a media pressione a base d'acqua, gli agenti opacizzanti sono generalmente scelti come agenti opacizzanti, piuttosto che come paste di cera opacizzanti. Ciò è dovuto principalmente al fatto che la sensazione al tatto della superficie non è molto importante nella spruzzatura airless a media pressione, oltre che a considerazioni di antischiuma, prezzo e addensamento del sistema. Le paste di cera opacizzante (polveri) sono relativamente costose da usare e sono anche soggette a schiuma durante la dispersione, difficile da eliminare.
Nelle vernici ad alta viscosità, l'effetto anti-sedimentario degli agenti opacizzanti è quasi irrilevante, mentre l'effetto sulle proprietà antischiuma diventa molto importante. In generale, le superfici idratate sono più facili da sgrassare rispetto a quelle non idratate e le superfici a basso assorbimento di olio sono più facili da sgrassare rispetto a quelle ad alto assorbimento di olio. Gli esperimenti hanno dimostrato che la scelta dell'agente bagnante e disperdente ha un effetto significativo sullo sgrassamento. Quanto migliore è l'umidificazione della superficie dell'agente opacizzante da parte dell'agente disperdente, tanto più favorisce la sboccatura.
6. Progettazione e controllo dei processi produttivi
Anche la progettazione e il controllo dei processi produttivi sono molto importanti nella produzione di rivestimenti. Nella produzione di rivestimenti a base d'acqua, è necessario formulare un processo produttivo adeguato e controllarlo rigorosamente per ottenere una miscelazione uniforme della resina e degli altri ingredienti con una formazione minima di bolle.
Ad esempio, nella produzione di vernici opache, la resina viene solitamente miscelata con additivi e agenti opacizzanti ad alta velocità fino a raggiungere la finezza richiesta. Durante questo processo, si genera un gran numero di bolle. Quando la viscosità è bassa, queste bolle di solito scompaiono dopo 24 ore di permanenza. Tuttavia, quando la viscosità è elevata e il sistema è tissotropico, queste bolle saranno difficili da eliminare anche dopo un lungo periodo di tempo. A questo punto, l'aggiunta dell'agente opacizzante dopo la trasformazione in slurry può ridurre efficacemente la generazione di bolle. D'altra parte, quando si aggiungono antischiuma o altri additivi non facilmente disperdibili, è meglio diluirli e aggiungerli lentamente allo stato disperso per ridurre al minimo la velocità di dispersione e il tempo necessario per una dispersione uniforme. Alcuni additivi inclini alla formazione di schiuma, come alcune paste di cera, dovrebbero essere aggiunti il più possibile durante il processo di dispersione tardiva a bassa velocità.
Conclusione
L'elevata viscosità delle vernici per legno all'acqua può aumentare lo spessore di una singola applicazione, migliorare l'efficienza produttiva e ridurre la possibilità di cedimenti e la formazione di bolle durante l'applicazione. Tuttavia, rende anche più difficile la disbatterizzazione durante l'applicazione, il che influisce notevolmente sull'effetto superficiale dopo l'applicazione e rappresenta un ostacolo importante che impedisce l'espansione delle vernici per legno a base d'acqua in altri campi di applicazione. Nella ricerca sulle proprietà antischiuma delle vernici all'acqua ad alta viscosità, la selezione delle resine e degli addensanti è la più importante, seguita da quella degli antischiuma, degli opacizzanti e di altri additivi, e infine dall'ottimizzazione del processo produttivo e dalla regolazione della viscosità. Un buon prodotto non deve avere solo buone proprietà fisiche e chimiche, ma anche buone proprietà applicative. Solo quando queste due caratteristiche sono ben combinate è possibile ottenere risultati di verniciatura eccellenti e soddisfare le esigenze dei consumatori, e lo sviluppo delle vernici per legno a base d'acqua subirà un'accelerazione.
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| Politiolo/Polimerocaptano | ||
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| DMPT Monomero | TIOCURA DMPT | 131538-00-6 |
| Monomero PETMP | PENTAERITRITOLO TETRA(3-MERCAPTOPROPIONATO) | 7575-23-7 |
| PM839 Monomero | Poliossi (metil-1,2-etanediile) | 72244-98-5 |
| Monomero monofunzionale | ||
| Monomero HEMA | Metacrilato di 2-idrossietile | 868-77-9 |
| Monomero HPMA | Metacrilato di 2-idrossipropile | 27813-02-1 |
| Monomero THFA | Acrilato di tetraidrofurfurile | 2399-48-6 |
| HDCPA Monomero | Acrilato di diciclopentenile idrogenato | 79637-74-4 |
| Monomero DCPMA | Metacrilato di diidrodiclopentadienile | 30798-39-1 |
| Monomero DCPA | Acrilato di diidrodiclopentadienile | 12542-30-2 |
| Monomero DCPEMA | Metacrilato di diciclopentenilossietile | 68586-19-6 |
| Monomero DCPEOA | Acrilato diciclopentenilico di etile | 65983-31-5 |
| Monomero NP-4EA | (4) nonilfenolo etossilato | 50974-47-5 |
| LA Monomero | Acrilato di laurile / Acrilato di dodecile | 2156-97-0 |
| Monomero THFMA | Metacrilato di tetraidrofurfurile | 2455-24-5 |
| Monomero PHEA | ACRILATO DI 2-FENOSSIETILE | 48145-04-6 |
| Monomero LMA | Metacrilato di laurile | 142-90-5 |
| Monomero IDA | Acrilato di isodecile | 1330-61-6 |
| Monomero IBOMA | Metacrilato di isoborile | 7534-94-3 |
| Monomero IBOA | Acrilato di isoborile | 5888-33-5 |
| EOEOEA Monomero | Acrilato di 2-(2-etossi)etile | 7328-17-8 |
| Monomero multifunzionale | ||
| Monomero DPHA | Dipentaeritritolo esaacrilato | 29570-58-9 |
| Monomero DI-TMPTA | TETRAACRILATO DI(TRIMETILOLPROPANO) | 94108-97-1 |
| Acrilammide monomero | ||
| ACMO Monomero | 4-acrilomorfolina | 5117-12-4 |
| Monomero di-funzionale | ||
| PEGDMA Monomero | Poli(etilenglicole) dimetacrilato | 25852-47-5 |
| Monomero TPGDA | Tripropilene glicole diacrilato | 42978-66-5 |
| TEGDMA Monomero | Dimetacrilato di trietilene e glicole | 109-16-0 |
| PO2-NPGDA Monomero | Diacrilato di neopentilene glicole propoxilato | 84170-74-1 |
| PEGDA Monomero | Diacrilato di polietilene e glicole | 26570-48-9 |
| Monomero PDDA | Ftalato dietilenglicole diacrilato | |
| Monomero NPGDA | Diacrilato di neopentile e glicole | 2223-82-7 |
| Monomero HDDA | Esametilene diacrilato | 13048-33-4 |
| EO4-BPADA Monomero | BISFENOLO A DIACRILATO ETOSSILATO (4) | 64401-02-1 |
| EO10-BPADA Monomero | BISFENOLO A DIACRILATO ETOSSILATO (10) | 64401-02-1 |
| EGDMA Monomero | Dimetacrilato di glicole etilenico | 97-90-5 |
| Monomero DPGDA | Dienoato di glicole dipropilenico | 57472-68-1 |
| Bis-GMA monomero | Bisfenolo A Glicidilmetacrilato | 1565-94-2 |
| Monomero trifunzionale | ||
| TMPTMA Monomero | Trimetilolpropano trimetacrilato | 3290-92-4 |
| TMPTA Monomero | Trimetilolpropano triacrilato | 15625-89-5 |
| Monomero PETA | Pentaeritritolo triacrilato | 3524-68-3 |
| GPTA ( G3POTA ) Monomero | TRIACRILATO PROPOXY DI GLICERILE | 52408-84-1 |
| EO3-TMPTA Monomero | Triacrilato di trimetilpropano etossilato | 28961-43-5 |
| Monomero fotoresistente | ||
| IPAMA Monomero | 2-isopropil-2-adamantile metacrilato | 297156-50-4 |
| Monomero ECPMA | Metacrilato di 1 etilciclopentile | 266308-58-1 |
| ADAMA Monomero | Metacrilato di 1-Adamantile | 16887-36-8 |
| Metacrilati monomero | ||
| TBAEMA Monomero | 2-(Tert-butilammino)metacrilato di etile | 3775-90-4 |
| NBMA Monomero | Metacrilato di n-butile | 97-88-1 |
| MEMA Monomero | Metacrilato di 2-metossietile | 6976-93-8 |
| Monomero i-BMA | Metacrilato di isobutile | 97-86-9 |
| Monomero EHMA | Metacrilato di 2-etilesile | 688-84-6 |
| EGDMP Monomero | Glicole etilenico Bis(3-mercaptopropionato) | 22504-50-3 |
| Monomero EEMA | 2-etossietil 2-metilprop-2-enoato | 2370-63-0 |
| DMAEMA Monomero | N,M-Dimetilaminoetil metacrilato | 2867-47-2 |
| Monomero DEAM | Metacrilato di dietilamminoetile | 105-16-8 |
| CHMA Monomero | Metacrilato di cicloesile | 101-43-9 |
| BZMA Monomero | Metacrilato di benzile | 2495-37-6 |
| BDDMP Monomero | 1,4-Butandiolo Di(3-mercaptopropionato) | 92140-97-1 |
| BDDMA Monomero | 1,4-butandioldimetacrilato | 2082-81-7 |
| Monomero AMA | Metacrilato di allile | 96-05-9 |
| AAEM Monomero | Metacrilato di acetilacetile | 21282-97-3 |
| Acrilati monomero | ||
| IBA Monomero | Acrilato di isobutile | 106-63-8 |
| Monomero EMA | Metacrilato di etile | 97-63-2 |
| Monomero DMAEA | Acrilato di dimetilamminoetile | 2439-35-2 |
| Monomero DEAEA | 2-(dietilammino)etilprop-2-enoato | 2426-54-2 |
| CHA Monomero | prop-2-enoato di cicloesile | 3066-71-5 |
| BZA Monomero | prop-2-enoato di benzile | 2495-35-4 |