Лакокрасочные материалы строительного назначения

Диспергатор диссольвер

Приготовление краски в дисольвере в лабораторном масштабе

В лаборатории зачастую применяют пасту для приготовления различных красок взвешивают пасту, при медленном перемешивании добавляют дисперсию и аддитивы. По необходимости удаляют пузырьки (антивспениватель), выставляют рН по необходимости на значение 8. Хранят краску минимум один день.

Для производства дисперсионных красок преимущественно применяются высокопроизводительные мешалки с фрезами — дисольверы. Фокус заключается в том, что в непосредственной близости зубьев и поверхности быстро вращающейся фрезы действуют наивысшие силы сдвига, так что агломераты пигмента и наполнителя разбиваются вследствие взаимного рекошета. При этом наполнитель проходит зоны высокого давления, которые тут же сменяются зонами разрежения, что приводит к образованию так называемых кавитационных пузырей (пустот), в которые наполнитель «выстреливается» как будто с силой гидравлического удара. Благодаря этой быстрой смене давлений происходит интенсивное смачивание, так важное для правильного диспергирования.

Условия приготовления краски в дисольвере

d — диаметр фрезы дисольвера; D — диаметр дежи (от 2 до 3 d); FH — высота наполнения ёмкости (от 1 до 2 d); расстояние фрезы до дна ёмкости минимум 1/2d.

Важным параметром также является линейная (тангенциальная) скорость фрезы. Скорость вращения фрезы (об/мин) должна быть выбрана в зависимости от её диаметра таким образом, чтобы достигалась минимальная линейная скорость зубьев. Для высоконаполненных матовых дисперсионных красок достаточна уже скорость около 10 м/сек. В случае дисперсионных лаков выбирают более высокие скорости.

Вместе с тем значение правильного выбора линейной скорости часто недооценивают. В качестве подмоги на практике на след рис. приведены взаимозависимости скоростей, линейной и угловой, которые обсчитываются по формуле:

V = (d n)/6000
V — линейная скорость, м/с
пи = 3,1415
d — диаметр фрезы, см
n — угловая скорость фрезы, об/мин

Линейная скорость в зависит от числа вращений фрезы и её диаметра.

Для лабораторного диссольвера

Для промышленного диссольвера

Для идеального перемешивания от стены ёмкости к фрезе должна образовываться горбообразная волна (Doughnut — эффект), на поверхности которой вначале будут образовываться «царапины» частичками еще не продиспергированного наполнителя.

По мере вращения эта постоянно обновляемая поверхность будет становиться всё более гладкой и ровной. В образовавшейся воронке должно быть видно примерно 1/3 фрезы дисольвера. В случае очень низковязких материалов (напр. грунтовок или красок для нанесения шприцеванием) нужно начинать с минимальным содержанием воды.

Для достижения Doughnut — эффекта имеются следующие методы:

• добавить воды (при слишком высокой вязкости наполнители «закозляются»)
• изменить глубину опускания фрезы
• изменить число оборотов привода

Сама фреза может быть выполнена из 2-х мм листа нержавейки с соблюдением следующих примерных параметров:
R2 = 86 — 87 % от R1

Высота зуба R1 — R2 0,7 от шага между зубьями. Число зубьев должно быть четным с тем, чтобы после отгибки их в разные стороны два соседних зуба не оказались бы отогнутыми в одну и ту же сторону.

Лакокрасочные материалы строительного назначения

Введение

Е. Е. Казакова, к.т.н. О. Н. Скороходова
«Водно-дисперсионные акриловые лакокрасочные материалы строительного назначения»: М.: изд-во ООО «Пэйнт-Медиа». — с. 136: табл. 44, ил. 54.

Водно-дисперсионные пленкообразователи, их свойства и способы получения

Полимеры в воде могут существовать в виде раствора или дисперсии. Для растворения в воде макромолекулы полимера должны содержать ионные группы (карбоксильные, аммониевые) или значительное количество неионных гидрофильных групп либо сегментов (гидроксильные, карбонильные, аминнные, амидные группы и/или полиэфирные цепи). Если гидрофильность полимерной молекулы недостаточна для образования истинных растворов (гидрозолей), несколько полимерных макромолекул ассоциируются в крупные агрегаты и образуют вторичные коллоидные системы — гидрогели. Ещё более крупные агрегаты полимерных частиц образуют дисперсии (эмульсии). Основные свойства водных систем полимеров, используемых в технологических процессах, приведены в табл. 1.

Эмульсионная полимеризация

Наиболее важными типами пленкообразователей являются сополимеры, получаемые радикальной сополимеризацией, свойства которых могут быть заданы определенными сочетаниями различных мономеров (а, б-ненасыщенных органических соединений).

Полиакрилаты, акриловые и стиролакриловые сополимеры

Полимерные акриловые дисперсии делятся на акриловые и стиролакриловые. Акриловые — дисперсии полимеров, полученных из акриловых или метакриловых мономеров, стиролакриловые — при сополимеризации производных акриловой (метакриловой) кислоты со стиролом. В табл. 3 приведены характеристики мономеров, используемых для получения дисперсий обоих типов. Так как акриловую кислоту и её производные получают из пропана, метакриловую и её эфиры — из 2-гидрокси-2-метилпропилонитрила, изобутана или изобутиральдегида в результате многостадийных процессов, эти мономеры более дороги, чем стирол и винилацетат. Поэтому акриловые сополимеры дороже стиролакриловых и сополимеров винилацетата.

Свойства пленкообразователей, используемых для ЛКМ

Основными показателями водных дисперсий, предназначенных для изготовления ЛКМ, являются:

• содержание нелетучих веществ (полимера);
• наличие гелей и микрогелей (крупинок);
• размер частиц;
• вязкость;
• значение рН;
• коллоидная стабильность (к сдвигу, воздействию электролитов, циклам замораживание — оттаивание);
• МТП (или Тст);
• молекулярная масса сополимера;
• поверхностное натяжение;
• содержание остаточных мономеров и летучих веществ (запах);

Влияние технологических параметров получения пленкообразователей на их свойства

Рецептура акриловых пленкообразователей, получаемых методом эмульсионной полимеризации, столь же сложна, как и рецептура ЛКМ на их основе. Характеристики получаемого сополимера и возможность его использования в составе тех или иных ЛКМ зависят от мономерного состава, инициатора, эмульгаторов, буферной системы, агента передачи цепи, используемых при проведении эмульсионной полимеризации, а также от таких параметров процесса, как давление, температура и время.

Общие закономерности

Пленкообразование для дисперсий протекает значительно сложнее, чем для растворов полимеров, и рассматривается как процесс ликвидации межфазной границы полимер — среда на поверхности подложки при одновременном удалении дисперсионной среды. Внешними признаками этого процесса являются уменьшение объема и оптической плотности пленок (для непигментированных материалов) и увеличение их объемного электрического сопротивления. Различают три фазы пленкообразования водных дисперсий, схематично изображенные на рис. 6.

Пленкообразование дисперсий Acronal (BASF)

Типичной стиролакриловой дисперсией, выпускаемой фирмой BASF, является продукт Acronal 290 D. Эта дисперсия предназначена для изготовления ЛКМ строительного назначения, которыми можно окрашивать древесину, штукатурку, асбоцемент, бетон, образующих покрытия с различным блеском (от высокоглянцевых до матовых) и эксплуатирующихся как внутри помещений, так и в атмосферных условиях. Кроме того, на основе этой дисперсии можно выпускать клеевые составы различного назначения, нетканые материалы и текстильные пропиточные составы.

Пленкообразование дисперсий Primal (Rohm & Haas)

Из широкого ассортимента акриловых дисперсий, выпускаемых одним из крупнейших химических концернов Rohm & Haas, остановимся на продукте Primal E-822K — акриловой дисперсии, предназначенной для использования в составе лаков и красок для окрашивания бетонных, оштукатуренных, деревянных, шиферных поверхностей, эксплуатирующихся в промышленности и быту.

Пленкообразование дисперсий Rhodopas (Rhodia)

Одной из широко представленных на российском рынке стиролакриловых дисперсий является продукт Rhodopas DS 910, выпускаемый французской фирмой Rhodia. Это дисперсия анионного типа, устойчивая к пенообразованию, не содержащая алкилфенолэтоксильных ПАВ, с повышенной «пигментной емкостью» (более подробно это понятие рассматривается в гл. 3), позволяющая получать водо- и атмосферостойкие покрытия с хорошими деформационно-прочностными свойствами.