Водоемульсійні лакофарбові матеріали
Водоемульсійні лакофарбові матеріали - це склади на основі водних емульсій. Суспензії наповнювачів та пігментів у водних з добавками диспергаторів, емульгаторів та деяких інших допоміжних речовин у водних дисперсіях плівкоутворювачів. Лакофарбові матеріали на водній основі ще називаються: водоемульсійні, емульсійні, латексні, вододисперсійні (воднодисперсійні).
Нині значно зросли вимоги до охорони навколишнього середовища. Контроль над викидами промислових підприємств став жорсткішим. Це, та багато іншого, зумовило розширення випуску водоемульсійних лакофарбових матеріалів. Загалом усієї лакофарбової продукції частка систем на основі водних емульсій почала становити близько 30 – 35%.
До складу традиційних лакофарбових матеріалів входить майже 50% розчинників органічного походження. Ці матеріали пожежо- та вибухонебезпечні, а багато – ще й токсичні. Під час висихання органічні розчинники випаровуються, і відбувається формування покриття (ЛКП). У приміщеннях, де проводиться фарбування, має бути встановлена потужна система вентиляції. А на лакофарбових заводах ще й система очищення викидів від шкідливих домішок.
Використання виключно водоемульсійних складів дозволяє економити на системах очищення викидів, вентиляційних пристроях, а також вартості самих розчинників, які безповоротно випаровуються при висиханні фарби і т.п.
У використанні лакофарбових матеріалів на основі водних емульсій (водоемульсійних) є свої переваги, основними з яких є:
- можливість фарбування при підвищеній вологості чи вологій поверхні;
- менша трудомісткість при відмиванні устаткування водоемульсійної фарби;
-можливість наносити покриття специфічним способом – електроосадження.
Всі лакофарбові матеріали на водній основі поділяються на дві групи:
- водорозчинна плівкоутворювальна система (це водний розчин плівкоутворювача);
- плівкоутворювальна вододисперсійна система (емульсія плівкоутворювача у воді).
Класифікація водоемульсійних лакофарбових складів
- для внутрішніх робіт;
- для зовнішніх фарбувальних робіт;
За типом використовуваного плівкоутворювача:
- АК – акрилатні (виготовлені на основі акрилатної кополімерної дисперсії);
- ВА – полівінілацетатні водоемульсійні склади (на основі полівінілацетатної дисперсії);
- КЧ - бутадієн-стирольні (сополімер бутадієну зі стиролом);
- ХВ – сополімеровінілхлоридні (в основі – суміш сополімеру вінілхлориду, бутадієн-стирольного латексу та вініліденхлориду);
- ВС – кополімеровінілацетатні (водна дисперсія етилену або дибутилмалеїнату з кополімерами вінілацетату).
Склад водоемульсійних фарб
Крім плівкоутворювачів до складу водоемульсійних лакофарбових матеріалів входять: пігменти, вода, наповнювачі, стабілізатори, емульгатори, диспергатори, піногасники (антивспеніватели), загусники, інгібітори корозії, антисептики та деякі спеціальні добавки (коалеструючі, структурні).
Плівкоутворювачі
Найперші водоемульсійні фарби містили у своєму складі (як плівкоутворювальну речовину) синтетичний і натуральний латекс. Такі склади застосовувалися за кордоном у 40-х роках минулого сторіччя.
Зараз, як плівкоутворювальні речовини, при виготовленні водоемульсійних лакофарбових матеріалів широко використовуютьсополімерацетатні, полівінілацетатні, поліакрилатні водні дисперсії. А також, бутадієн-стирольний латекс, латекси гомо-і кополімерів вінілхлориду, етилену, стиролу та деяких інших мономерів. Це синтетичні водні дисперсії полімерів.
Є ще штучні, які отримують у процесі емульгування олігомерів при підвищеній (вищій за температуру розм'якшення) температурі, або розчинів полімерів, олігомерів. У дисперсіях даного типу в якості плівкоутворювача можуть виступати як деякі полімери та олігомери, так і бітуми, епоксиди, алкіди, поліуретани, висихаючі олії і т.д.
МБМ-5С - водна дисперсія акрилового кополімеру. Дану речовину одержують шляхом емульсійної кополімеризації суміші, що складається з трьох мономерів – бутилакрилату, метилметакрилату та метакрилової кислоти. Покриття, яке утворюється при використанні МБМ-5С, вирізняється високою атмосферостійкістю, стійкістю до дії світла, має хорошу адгезію, високу міцність на вигин. Також покриття має високі експлуатаційні характеристики, тому водоемульсійні акрилатні фарби можна використовувати для фарбування зовнішніх стін будівель і т.п. (Довгий термін служби).
Полівінілацетатна гомополімерна дисперсія. Дану речовину отримують в результаті полімеризації вінілацетату у водному середовищі (при цьому присутні ініціатор і захисний колоїд). На вигляд – це біла в'язка рідина. Випускається близько 20 марок дисперсії в пластифікованому вигляді. Також часто зустрічається полівінілацетатна гомополімерна дисперсія у непластифікованому вигляді. Вона широко використовується в різних галузях промисловості (як клеюча речовина та плівкоутворювач).
Полівінілацетатна гомополімерна дисперсія утворює покриття ззадовільною адгезією до підкладки, з рівномірною та гладкою поверхнею.
До складу водоемульсійних лакофарбових матеріалів входить близько 50% води. При цьому половина води використовується для того, щоб довести водоемульсійну фарбу до необхідної консистенції, а друга входить до складу плівкоутворювальної водної дисперсії. Якості води приділяється особлива увага. Необхідно застосовувати демінералізовану (пом'якшену), дистильовану воду або конденсат. Можна пом'якшувати звичайну водопровідну воду. Для цього необхідно мати два натрійкатіонітні фільтри. Після обробки жорсткість води часто не перевищує 3 мекв/л.
Допоміжні функціональні речовини
Стабілізатори – це ПАР (поверхнево-активні речовини), які вводяться до складу лакофарбових матеріалів на водній основі для стабілізації їх технологічних та експлуатаційних властивостей. Як стабілізатор широко використовується натрієва сіль продукту конденсації формальдегіду та нафтилсульфокислоти – лейканол.
Емульгатори необхідні для надання стійкості водним дисперсіям плівкоутворювачів. Крім того, вони полегшують процес їхньої освіти. Емульгаторами є деякі поверхнево-активні речовини, зокрема, солі жирних кислот.
Загущувачі необхідні підвищення в'язкості лакофарбових матеріалів. Можуть використовуватися мінеральні добавки, такі як прожарені глини, бентоніт або інші речовини (наприклад, Na-карбоксиметилцелюлоза та ін.).
Антивспениватели (піногасники) - це спеціальні добавки, які під час виробничого процесу, а далі і при нанесенні, не дають лакофарбовому матеріалу спінюватися. Найактивнішими антиспінювачами є гідрофобні розчинники (скипидар, уайт-спірит) та поліорганосилоксани типу ГЖК.
Антифризи - це речовини, які вводяться в лакофарбові матеріали для запобігання їх замерзанню за знижених температур. До антифризів відноситься діетиленгліколь та ін.
Захисні колоїди застосовуються у тому, щоб дисперсні системи зберігали свою агрегативну стійкість. Полівініловий спирт, наприклад, підвищує водостійкість покриттів на основі полівінілацетату. Якщо полівінілацетатну дисперсію ввести полівініловий спирт, каталізатор, типу NH4Cl, альдегід або диметилолмочевину, то утворюється нерозчинний у воді продукт.
Інгібітори корозії – спеціальні захисні добавки. Вводяться у водоемульсійну фарбу у тому, щоб металева підкладка, яку наноситься шар фарби, у процесі формування захисного покриття (нанесення ЛКМ) та її затвердіння не корродировала. Інгібітори корозії захищають підкладку від руйнування підплівки. У виробництві водоемульсійних лакофарбових матеріалів часто використовуються нітрит натрію та бензоат натрію.