Лакокрасочные материалы строительного назначения

Технология изготовления фасадной краски

Технология изготовления краски

Технология изготовления фасадной краски

Для производства водно-дисперсионных красок желательно использовать дисольвер-смеситель, который бы при необходимости мог перемешивать легкосовмещающиеся друг с другом компоненты рамной (якорной) мешалкой и одновременно диспергировать сыпучие компоненты краски (пигменты и наполнители) фрезерной мешалкой, расположенной эксцентрично по отношению к центральному валу рамной (якорной) мешалки. Как правило, перемешивание рамной (якорной) мешалкой осуществляется при малых оборотах (60-120 об/мин), диспергирование же сыпучих компонентов на фрезе производится при скорости вращения вала 1000-1200 об/мин. В случае отсутствия указанного выше многоцелевого дисольвера-смесителя для производства вводно-дисперсионных красок можно использовать дисольвер с центральным валом с фрезой без рамной мешалки. Расчет параметров дисольвера с центральным валом, обеспечивающего эффективный процесс диспергирования прилагается.

Поскольку водно-дисперсионные краски являются агрессивной средой с показателем рН от 8 до 10 и выше, при производстве красок желательно использовать все емкостное оборудование выполненным из нержавеющей стали или глазурованным внутри, а коммуникации-трубопроводы — из нержавеющей стали.

Для перекачивания готовой краски и дисперсии по трубопроводам на линии производства водно-дисперсионных красок необходимо использовать только шнековые насосы, поскольку центробежные и шестеренные (как самые распространенные в лакокрасочной промышленности) разрушают дисперсию и приводят к потере свойств краски. Давление, создаваемое шнековым насосом, может колебатьтся в пределах 3-8 атмосфер в зависимости от диаметра трубопровода. В случае если диаметр трубопровода составляет 89-102 мм, ориентировочная мощность шнекового насоса может быть 5-8 атм.

Стадии приготовления фасадной краски

1. В дисольвер загружают расчетное количество питьевой воды (ГОСТ 2874), затем включают дисольвер с фрезой (скорость вращения 800-1000 об/мин) и далее засыпают очень тонкой сыпучей струей Целлосайз QP 52000H (для примера: в промышленных условиях 24 кг Целлосайза засыпают в течение 15-20 мин.). В случае быстрого введения Целлосайза в смеситель могут возникнуть проблемы, связанные с образованием комков, которые потом будет трудно разрушить в пасте и таким образом гомогенизировать раствор.

После введения рецептурного количества Целлосайза и его полного растворения (контроль осуществляется посредством налива раствора в стеклянную пластинку на наличие крупинок нерастворенного Целлосайза) в дисольвер добавляют рецептурное количество полифосфата натрия и перемешивают мешалкой (или фрезой) до полного растворения полифосфата натрия (около 1-1,5 часа).

В промышленности часто используют заранее приготовленный раствор полифосфата натрия, для чего в отдельную емкость (с рамной или якорной мешалкой со скоростью вращения 60-120 об/мин), желательно оборудованной «рубашкой с подогревом», заливают 10-12% рецептурного количества воды, добавляют рецептурное количество сухого полифосфата натрия и проводят процесс его растворения при температуре 30-40°С и вращающейся мешалке от 30мин до 1 часа в зависимости от состояния полифосфата натрия: если он находится в виде порошка — то до 30 мин., если в виде кусков или крупных гранул — до 1 часа.

При отсутствии подогрева в «рубашке» процесс растворения удлиняется, но контроль за полнотой растворения полифосфата натрия должен осуществляться всегда при каждом изготовлении раствора.

После полного растворения полифосфата натрия в дисольвер при малых оборотах (60-120 об/мин) добавляют последовательно:

• Ucar Дисперсант R-40А
• Аддитол VXW 6392
• Довисил
• Дованол DPnB
• Пропиленгликоль

После добавления последнего компонента смесь перемешивают в течение 10 мин.

2. При постоянно работающем дисольвере (вал с фрезой, скорость вращения вала 1000-1200 об/мин) последовательно загружают:

• Двуокись титана рутильной формы
• Омиакарб 5 КА

Двуокись титана рекомендуется использовать импортного производства (например, Тронокс CR 828 или Кронос 2190), поскольку отечественная (сумская или крымская) придает краске желтовато-сероватый оттенок. Если к белизне краски не предъявляются повышенные требования, то можно использовать отечественную двуокись титана марки Р-02 (лучше применять отечественную двуокись титана с повышенной белизной марки CR-03 производства Крымского завода «Титан» г. Армянск).

В случае использования двуокиси титана в резинокортных или синтетических контейнерах ее загрузку в дисольвер следует ввести медленно для лучшего ее введения в композицию.

Продолжительность диспергирования пасты в смесителе после введения последнего компонента должна составлять не менее 40 мин. Паста должна быть однородной, без комков и посторонних включений.

Дисперсию DL 420 добавляют в готовую продиспергированную пасту при перемешивании рамной (якорной) мешалкой. Время совмещения дисперсии с пастой 10-15 мин.

В случае наличия диспергирующего оборудования только в виде дисольвера (без рамной или якорной мешалки) совмещение дисперсии с пастой осуществлять при работающей фрезе не более 10-15 мин., не допуская при этом разогрева краски выше 40°С.

После этого готовую краску при необходимости фильтруют и фасуют в полимерную тару. Хранить краску надо только при температуре окружающего воздуха выше 2°С.

Рецептура

Краска фасадная на DL 420

1. Вода питьевая ГОСТ 2874 29,51
2. Целлосайз QP 52000H Германия, ф.Дау 0,35
3. Натрия полифосфат ГОСТ 20291 0,30
4. Ucar Дисперсант R-40А Германия, ф.Дау 0,30
5. Аддитол VXW 6392 Германия, ф. Салютия 0,40
6. Довисил Германия, ф.Дау 0,40
7. Дованол DPnB Германия, ф.Дау 1,40
8. Пропиленгликоль Германия, ф.Дау 0,60
9. Двуокись титана импорт. Ф.Тронокс, м.CR-828 10,00
10. Омиакарб 5 КА Турция, ф.Омиа 36,74
11. Дисперсия DL 420 Германия, ф. Дау 20,00

ИТОГО 100,00

Возможные замены сырья:

• Омиакарба 5 КА на Нормкал 5

Плотность готового ЛКМ: 1,5 г/см³

Основные технологические свойства краски

• Массовая доля нелетучих веществ — 57,54%
• Вязкость по вискозиметру Брукфильда (шпиндель №5, скорость — 20 об/мин), мПа×с — 7540

Список продаваемых рецептур и технологий производства ЛКМ:

• краска для потолков;
• краска для потолков влагостойкая;
• краска для внутренних работ;
• краска для внутренних работ влагостойкая;
• краска для внутренних работ моющаяся;
• краска фасадная;
• грунтовка глубокого проникновения для внутренних работ;
• грунтовка глубокого проникновения фасадная;
• грунтовка укрепляющая для внутренних работ;
• грунтовка укрепляющая фасадная;
• грунтовка «Бетонконтакт»;
• колеровочные пасты (полнотоновые краски);
• клей ПВА строительный;
• клей ПВА универсальный;
• клей ПВА мебельный;
• клей КС;
• шпатлевка для внутренних работ выравнивающая;
• шпатлевка для внутренних работ финишная;
• шпатлевка фасадная выравнивающая;
• шпатлевка фасадная финишная;
• декоративная штукатурка типа «Байрамикс».

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.