Quali sono le ragioni principali della velocità di essiccazione delle vernici all'acqua?
La rapidità di essiccazione è la richiesta più frequente dei clienti per le vernici a base d'acqua. Grazie all'unicità della sua struttura molecolare, cioè al fortissimo legame idrogeno tra le molecole, le caratteristiche sono nettamente diverse dalla stragrande maggioranza dei solventi organici. Nel campo dei rivestimenti a base d'acqua, questa caratteristica si concentra nel fatto che, a causa dell'elevato calore di evaporazione dell'acqua, la velocità di evaporazione dell'acqua è più di dieci o addirittura decine di volte più lenta di quella dei comuni solventi per rivestimenti. Inoltre, a causa della notevole quantità di vapore acqueo presente nell'aria e delle grandi variazioni stagionali, il tasso di evaporazione dell'acqua varia di conseguenza. Nel peggiore dei casi, se l'umidità relativa dell'aria raggiunge i 100%, l'evaporazione dell'acqua si arresta, mentre i solventi non acquosi non risentono di questo fattore.
Pur dovendo affrontare le sfide tecniche sopra descritte, i rivestimenti a base acquosa sono destinati a diventare un attore importante nel settore dei rivestimenti grazie alle loro proprietà ecologiche. Grazie agli sforzi incessanti degli addetti ai lavori nell'ultimo decennio, la tecnologia dei rivestimenti a base acqua sta diventando sempre più matura. Di seguito vengono illustrati i principali fattori che influenzano la velocità di essiccazione dei rivestimenti a base acqua e le relative misure che possono essere adottate in fase di formulazione.
1. Selezione della resina.
Come per tutti i rivestimenti, le prestazioni di quelli a base d'acqua sono in gran parte determinate dalla resina scelta nella formulazione. La maggior parte delle resine filmogene all'acqua sono sistemi in emulsione, il cui meccanismo di formazione del film è diverso da quello dei rivestimenti a base di solventi. Le resine a base di solvente formano un sistema monofase con il solvente e, man mano che quest'ultimo evapora, la viscosità del sistema aumenta fino a diventare solida, il che rappresenta un processo continuo in termini di proprietà meccaniche del sistema. Tuttavia, quando il volume delle particelle dell'emulsione raggiunge un valore critico, il sistema passa improvvisamente da uno stato a uno stato solido, che è un processo discontinuo. La manifestazione completa dall'essiccazione della superficie alle prestazioni del film di vernice dipende dal tasso di evaporazione dell'acqua residua nel sistema, dalla compenetrazione delle macromolecole nelle particelle dell'emulsione e dal tasso di volatilizzazione di altre piccole molecole organiche nel sistema. Per ottimizzare il sistema, la resina deve essere selezionata in base ai seguenti aspetti quando si realizzano formulazioni di vernici a base acquosa.
a. Contenuto solido: Di solito, più alto è il contenuto solido dell'emulsione, più si avvicina al valore critico di essiccazione superficiale e più velocemente si asciuga. Tuttavia, un contenuto solido troppo elevato può comportare una serie di svantaggi. La rapida essiccazione della superficie accorcia l'intervallo di verniciatura e provoca inconvenienti nella costruzione. Le emulsioni ad alto contenuto di solidi hanno di solito scarse prestazioni reologiche a causa della piccola spaziatura delle particelle di resina e non sono sensibili agli addensanti, rendendo più difficile la regolazione delle prestazioni di spruzzatura o verniciatura della vernice.
b. Dimensione delle particelle dell'emulsione: quanto più piccole sono le particelle dell'emulsione, tanto minore è la distanza tra le particelle a parità di contenuto solido, tanto più basso è il valore critico di essiccazione, tanto più rapida è la velocità di essiccazione. Le particelle di emulsione di piccole dimensioni comportano anche altri vantaggi, come le buone proprietà di formazione del film e l'elevata brillantezza.
c. Temperatura di transizione vetrosa (Tg) della resina: In generale, più alta è la Tg della resina, migliori sono le prestazioni del film finale. Tuttavia, per quanto riguarda il tempo di essiccazione, la tendenza è sostanzialmente opposta. Le resine con una Tg elevata di solito richiedono l'aggiunta di un maggior numero di additivi filmogeni alla formulazione, al fine di facilitare la compenetrazione delle macromolecole tra le particelle dell'emulsione e promuovere la qualità del film. Questi additivi filmogeni, tuttavia, richiedono un tempo sufficiente per volatilizzarsi dal sistema e di fatto prolungano il tempo che intercorre tra l'essiccazione superficiale e l'essiccazione completa. Quindi, in termini di fattore Tg, il tempo di essiccazione e le prestazioni di formazione del film sono spesso in contrasto tra loro.
d. Struttura di fase delle particelle dell'emulsione: a seconda del processo di preparazione dell'emulsione, la stessa composizione monomerica può dare luogo a diverse strutture di fase delle particelle. La struttura core-shell, ampiamente conosciuta, ne è un esempio. Sebbene non sia possibile che tutte le particelle di un'emulsione si trasformino in una struttura core-shell, questa analogia figurativa è un modo per avere una comprensione generale delle proprietà di formazione del film di un'emulsione. Se le particelle hanno una bassa Tg del guscio e un'alta Tg del nucleo, il sistema richiede meno additivi per la formazione del film e si asciuga più rapidamente, ma la durezza del film ne risentirà perché la fase continua è una resina a bassa Tg dopo la formazione del film. Al contrario, se la Tg dell'involucro delle particelle è alta, è necessaria una certa quantità di ausiliari per la formazione del film, e la velocità di essiccazione del film sarà più lenta del primo, ma la durezza dopo l'essiccazione sarà superiore al primo.
e. Tipo e quantità di tensioattivi: le emulsioni comuni utilizzano alcuni tensioattivi nel processo di produzione. I tensioattivi hanno un effetto isolante e protettivo sulle particelle dell'emulsione e hanno una grande influenza nel processo di formazione del film in cui le particelle si fondono l'una con l'altra, soprattutto nella fase iniziale, cioè l'essiccazione della superficie. Inoltre, queste sostanze chimiche uniche, che hanno una certa solubilità in entrambe le fasi dell'acqua e dell'olio, disciolte nella resina agiscono effettivamente come additivi per la formazione di film. Tensioattivi diversi, a causa della loro diversa solubilità nella resina, avranno ruoli diversi di agenti filmogeni.
2. Meccanismo di polimerizzazione della resina.
L'indurimento delle resine filmogene a base d'acqua presenta generalmente diversi livelli di meccanismo. In primo luogo, l'aggregazione e la fusione delle particelle dell'emulsione, è il meccanismo che tutte le emulsioni che si asciugano in superficie sono destinate a sperimentare. Poi, la volatilizzazione dell'acqua e degli altri additivi filmogeni, che consente la piena realizzazione delle proprietà di base della resina termoplastica stessa, è la seconda fase dell'indurimento. Infine, alcune emulsioni introducono un meccanismo di reticolazione durante la preparazione, o agenti reticolanti durante l'applicazione del rivestimento, per aumentare ulteriormente la durezza del film sopra la resina termoplastica. Il meccanismo di reticolazione in quest'ultima fase può avere un impatto significativo sulla velocità finale e sul grado di indurimento del film. I meccanismi di reticolazione più comuni includono la reticolazione ossidativa (ad esempio, la reticolazione delle resine alchidiche), la reticolazione additiva Micell (ad esempio, alcuni sistemi di emulsione auto-reticolanti) e la reticolazione per sostituzione nucleofila (ad esempio, epossidica, poliuretanica, ecc.). Queste reazioni di reticolazione sono influenzate dalla temperatura, dal pH e da altri fattori; la formulazione deve bilanciare i requisiti di polimerizzazione del sistema e altre proprietà del rapporto.
3. La quantità e il tipo di additivi filmogeni.
In teoria, il solvente di qualsiasi resina è un additivo filmogeno. In pratica, tenendo conto di sicurezza, costi, velocità e altri fattori, esistono solo una dozzina di additivi filmogeni comuni, principalmente alcuni alcoli, eteri ed esteri ad alto punto di ebollizione. Questi additivi filmogeni sono preferiti dai diversi tecnici dei rivestimenti a base acquosa. In generale, gli additivi filmogeni comunemente utilizzati da un tecnico esperto sono solo due o tre. La considerazione principale è la distribuzione del reagente tra l'acqua e la resina e all'interno delle particelle di resina. Soprattutto quando la resina a base d'acqua è multifase, la selezione e l'abbinamento degli additivi filmogeni è particolarmente importante.
4. Ambiente di costruzione.
All'inizio di questo articolo abbiamo discusso il tema dell'acqua. A causa delle caratteristiche dell'acqua, l'ambiente di costruzione delle vernici a base d'acqua è più esigente di quello delle vernici a base d'olio, soprattutto perché la temperatura e l'umidità durante la costruzione devono essere controllate il più possibile. Per le formulazioni per uso generale, l'umidità elevata deve essere evitata il più possibile. Se è necessario lavorare in condizioni di elevata umidità, è necessario modificare la formulazione, scegliere una resina a rapida formazione di film o isolare il sito.
Materie prime per la verniciatura UV : Monomero UV Prodotti della stessa serie
| Politiolo/Polimerocaptano | ||
| DMES Monomero | Solfuro di bis(2-mercaptoetile) | 3570-55-6 |
| 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 |