С каждым годом в России увеличивается выпуск водно

С каждым годом в России увеличивается выпуск водно-дисперсионных
лакокрасочных материалов. Это, в свою очередь, приводит к возрастающему спросу на
сырьевые компоненты. Несмотря на то, что объем импорта растет, все чаще
производители обращают свое внимание на отечественное сырье.
Стирол-акриловая дисперсия Сандисп 250 давно прочно заняла место на рынке и
отлично себя зарекомендовала. Потребляемый объем этого продукта растет каждый год.
Множество известных торговых марок ВД ЛКМ производятся именно на этой дисперсии.
Нами были проведены испытания, подтверждающие отличное качество этого продукта, не
уступающее импортным аналогам.
Сандисп 250 – универсальная дисперсия с оптимальным соотношением
цена/качество. При разработке технологии ее производства методом эмульсионной
полимеризации были использованы опыт и рекомендации европейских производителей
акриловых полимеров. Основные показатели приведены в табл.1.
Показатель
Содержание твердых веществ, %
50
pH
7,5 – 8,2
МТП, ОС
19
3
Плотность, г/см
1,04
Содержание остаточных
0,1
мономеров, %, не более
Таблица 1. Основные показатели дисперсии Сандисп 250
Одной из важнейших характеристик водных дисперсий является их способность
формировать гомогенную сплошную пленку. Для снижения минимальной температуры
пленкообразования используют коалесценты. Важно определить оптимальное количество
коалесцирующей добавки, так как избыток ее ведет к ухудшению свойств.
В качестве коалесцентов были выбраны наиболее распространенные на рынке
добавки: Dowanol DPnB (простой n-бутиловый эфир дипропиленгликоля), NX 795 (2,2,4–
триметил–1,3– пентандиол–моноизобутират) и бутилцеллозольв.
Рисунок 1. Влияние количества коалесцента на МТП
Как видно, эффективнее всего снижает МТП продукт NX 795. Для достижения
температуры пленкообразования 5-7°С необходимо ввести 4,5 – 5,0% коалесцента.
Свободные пленки на основе дисперсии Сандисп 250 обладают высокими
деформационно-прочностными свойствами, что позволяет использовать дисперсию как в
красках для внутренних работ, так и в фасадных ВД ЛКМ.
стр. 1 из 8
Для определения возможности использования дисперсии
в
рецептурах
интерьерных красок, были проведены сравнительные испытания физико-механических,
декоративных и технологических свойств, продуктов на основе импортной дисперсии и
Сандисп 250.
Краски для внутренних работ были изготовлены по стандартной рецептуре
представленной в таблице 2.
Наименование
Назначение
1. Стирол - акриловая дисперсия
2. NX 795
3. Диоксид титана CR-200
3. Мел
4. КМЦ
Пленкоообразователь
Коалесцент
Пигмент
Наполнитель
Целлюлозный
загуститель
Диспергатор
Эмульгатор
Рецептура,
% масс.
8,0
0,5
5,0
54,0
0,4
5. Полифосфат натрия
0,3
6. Вспомогательное вещество ОП-10
0,1
7. Этиленгликоль
2,0
8. Уайт-спирит
1,0
9.Аммиак водный технический (25%)
0,5
10. Вода
29,2
Таблица 2. Рецептура интерьерной краски
Стойкость к мокрому истиранию является одним из важных свойств
лакокрасочных покрытий. Этот показатель определяли с помощью метода
регламентированного DIN 53778. Сущность метода заключается в механическом
воздействии при возвратно-поступательном движении щетки с натуральной щетиной с
последующей оценкой результатов испытаний.
Для испытаний использовали прибор ф. Erichsen, снабженный счетчиком и
обеспечивающий следующий режим работы:
 число циклов (скорость движения щетки при возвратно-поступательном движении)
- (37±2) цикла/мин;
 длина пути
- (350±5) мм
 устройство для закрепления щетки для истирания весом (250±5)г.
Для обеспечения регулярного капания моющей жидкости применяли дозирующее
устройство, обеспечивающее скорость капания жидкости (60±1) см3/ч.
Перед испытанием готовили моющую жидкость (0,25 % раствор ОП-10) и щетки.
Щетка, используемая для истирания, состоит из блока (легкий металл) и свиной щетины.
Металлический блок имеет 50 расположенных в пять параллельных рядов для щетины
отверстий диаметром около 5 мм. Свободная длина волосков составляет 10 мм.
Пленку «Leneta», с нанесенным покрытием закрепляли на приборе, быстро
смачивали с помощью кисти раствором моющей жидкости. Включали дозатор, который
обеспечивал равномерное смачивание поверхности моющей жидкостью, и одновременно
запускали прибор. Проводили 100 возвратно-поступательном движений.
После проведения испытания образец с покрытием с прибора снимали,
высушивали в стандартных условиях в течение 24 ч, проводили осмотр, взвешивали до
0,0001г и определяли потерю массы покрытия (М,%)
стр. 2 из 8
Результаты испытаний представлены в таблице 3
Наименование
показателя
Краска на импортной Краска на дисперсии
дисперсии
«Сандисп-250»
1. Цвет покрытия
Белый
Белый
2. Внешний вид покрытия
После
высыхания
покрытие
ровное,
однородное,
матовое,
без кратеров, пор и
морщин.
После
высыхания
покрытие
ровное,
однородное,
матовое,
без кратеров, пор и
морщин.
63,0
63,6
8,6
8,3
5. Степень перетира, мкм
0
0
6. Время высыхания до степени 3
при температуре (20±2)°С,
7.
Стойкость
лакокрасочного
покрытия к мокрому истиранию
-потеря массы покрытия, М, %
1
53
1
55
3. Массовая
веществ, %
доля
нелетучих
4. Величина рН
8.
Стойкость покрытия к Через 4 часа испытаний
статическому воздействию воды внешний вид покрытия
при температуре (20±2)°С, ч
не изменился
Таблица 3. Испытания интерьерных красок
Через 4 часа испытаний
внешний вид покрытия
не изменился
Важнейшим физико-техническим свойством и экономическим показателем красок
является их укрывистость – способность делать невидимой поверхность, на которую
наносится краска.
Установлено, что при значении коэффициента контрастности К=0,98 достигается
такое значение укрывистости, когда при визуальном методе под слоем краски полностью
исчезает черно-белая поверхность шахматной доски.
Испытания проводились в соответствии с ISО 3905 «Лаки и краски. Определение
контрастного отношения (непрозрачности) красок светлых тонов при установленном
расходе (с использованием черно-белых карт)».
Метод предназначен для сравнения непрозрачности красок одинакового типа и
цвета и основан на измерении контрастного отношения лакокрасочных пленок,
нанесенных установленным методом на черные и белые подложки, т.е. черно-белые карты
«Leneta». Подготовленные для нанесения черно-белые карты взвешивают с точностью до
0,0001 г (m0, г). Один конец черно-белой карты закрепляют при помощи зажима к ровной
гладкой стеклянной пластинке толщиной не менее 60 мм. Перед нанесением краску
тщательно перемешивают и наносят при помощи аппликатора в виде линии от одного
конца карты к другому. Скорость нанесения должна быть постоянной. Для испытания
готовят по три образца с разной толщиной пленки: 1 слой, 2 слоя, 3 слоя.
стр. 3 из 8
Высушенные образцы выдерживают перед испытанием при температуре (23±2)°С и
относительной влажности (50±5)% не менее 24 часов, но не более 168 часов до начала
испытания.
С помощью спектрофотометра измеряют коэффициенты отражения образцов над
черным и белым полями черно-белой карты. Затем рассчитывают коэффициент
контрастности каждого образца по формуле:
Rb
 100%
Rw
Окрашенные образцы взвешивают с точностью до 0,0001 г (m1, г) и определяют
площадь окрашенных образцов (S, мм2).
Рассчитывают значения кроющей способности Fк (в м2/кг), соответствующие
нанесенным на пластинки слоям эмали по формуле:
K


103 S
, где
m1  m0
S - площадь пластинки, мм2
m1 - масса пластинки со слоем эмали, г
m0 - масса неокрашенной пластинки, г
Fк =
Укрывистость краски (U) в г/м2 является величиной, обратной кроющей
способности, и рассчитывается по следующей формуле:
U=
103 
,
Fк
где δ –плотность краски г/см3
Предполагается, что для ограниченного предела толщин пленок контрастное
отношение является линейной функцией укрывистости лакокрасочного материала при
нанесении. Поэтому далее строится график зависимости величины контрастного
отношения от укрывистости краски.
При коэффициенте контрастности К= 0,98 краски обладают примерно одинаковой
укрывистостью: краска на дисперсии Сандисп 250 имеет укрывистость 132 г/м2, а краска
на импортной дисперсии имеет укрывистость 130 г/м2
Краски для внутренних работ, изготовленные на импортной дисперсии и Сандисп
250, обладают практически одинаковыми технологическими, защитными, физикомеханическими и декоративными свойствами.
К краскам для наружных работ предъявляются более серьезные требования
Были проведены сравнительные испытания фасадных лакокрасочных материалов
на основе дисперсии Сандисп 250 и одной из широко используемых импортных
дисперсий. Фасадные водно-дисперсионные материалы были изготовлены по стандартной
рецептуре, представленной в таблице 4.
Наименование
Назначение
1. Стирол - акриловая дисперсия
2. NX 795
3. Диоксид титана CR-200
4. Мел
5. КМЦ
Пленкоообразователь
Коалесцент
Пигмент
Наполнитель
Целлюлозный
стр. 4 из 8
Рецептура,
% масс.
30,0
1,0
15,0
22,0
0,4
загуститель
6. Полифосфат натрия
Диспергатор
0,3
7. Вспомогательное вещество ОП-10
Эмульгатор
0,1
8. Росима 520
Консервант
0,1
9. Агитан 230
Пеногаситель
10. Этиленгликоль
2,0
11.Акрисол ТТ 935
Загуститель
0,3
12. Вода
28,8
Таблица 4. Рецептура фасадной краски
Определение технологических свойств лакокрасочных материалов и покрытий на
их основе проводили по следующим показателям: внешний вид, массовая доля нелетучих
веществ, степень высыхания, стойкость к загрязнению. Внешний вид определяли
визуально при естественном дневном рассеянном свете, массовою долю нелетучих
веществ в соответствии с ГОСТ Р 52487-2005, степень высыхания по ГОСТ 19007. Для
определения стойкости к загрязнению поверхность покрытия загрязняли сажей марки П803; затем поверхность увлажняли, окуная пластину в стакан с дистиллированной водой в
течение 60 раз. После высыхания определяли значение ΔL как разность значений L перед
и после загрязнения. Значение ΔL не должно превышать 10.
Наименование
показателя
Эмаль на
дисперсии
1. Цвет покрытия
Белый
2. Внешний вид покрытия
После
высыхания После
высыхания
покрытие
ровное, покрытие
ровное,
однородным
однородное
3.Массовая
веществ, %
доля
импортной Эмаль на дисперсии
«Сандисп-250»
Белый
нелетучих
57
57
1
2,5
1
2,1
4.Время высыхания до степени 3
при температуре (20±2)°С, ч
5. Способность к самоочистке, L
Таблица 5. Сравнение технологических свойств
Проведенные испытания показали, что образцы фасадных эмалей, изготовленные
на основе Сандисп 250, не уступают по своим свойствами эмалям на импортном сырье.
Причем покрытие на основе дисперсии Сандисп 250 обладает большей стойкостью к
загрязнению.
При переработке, нанесении материала на подложку и его растекания по ней на
материал действуют различные по своей природе силы, характеризуемые значением
скорости сдвига (с-1). Для моделирования указанных процессов снимают кривую вязкости
материала.
стр. 5 из 8
Рисунок 2. Кривые течения материалов
На рисунке 3 представлены кривые течения обоих материалов. Кривые течения
соответствуют течению псевдопластичных жидкостей с малым пределом текучести.
Предел текучести является важной реологической характеристикой ЛКМ, в случае
указанных двух дисперсий можно говорить о приблизительном их равенстве. Предел
текучести материала для образца на импортной дисперсии равняется 10 Па, для образца
на дисперсии Сандисп 250 – порядка 5 Па. Таким образом, оба образца имеют
одинаковую пластичность – угол наклона кривых вязкости материалов. Пластичность
является определяющим фактором процесса розлива и смачивания материалом подложки.
После нанесения на подложку материал должен иметь малую вязкость, что позволит ему
свободно растекаться по поверхности подложки, заполнять поры и неровности подложки,
обеспечивая тем самым формирование покрытия с ровной поверхностью и хорошей
адгезией.
В целом реологические свойства обоих фасадных материалов схожи приблизительно равный предел текучести, характер реологической кривой и
пластичность, тиксотропные свойства.
Одним из важных показателей для лакокрасочных покрытий является адгезия. От
величины и стабильности адгезии существенно зависят многие свойства покрытий, в том
числе долговечность и защитная способность в условиях эксплуатации. Для оценки
адгезионного взаимодействия, к покрытию фасадной эмали на асбоцементной подложке
были приклеены эпоксидным клеем металлические грибки. Отверждение клея
проводилось в течение 24 часов при температуре 23±20С. После этого покрытие вокруг
грибка прорезалось специальным резцом до подложки. Затем измерялась адегезионная
прочность при помощи адгезиметра фирмы «Градиент-техно» и оценивался характер
адгезионного разрушения в соотвествии с ISO 4624.
Наименование
Адгезионная
образца
прочность, МПа
Эмаль на импортной
дисперсии
3,4
Эмаль на дисперсии
«Сандисп-250»
2,8
стр. 6 из 8
Характер разрушения
80% адгезионный отрыв покрытия
подложки
20% когезионное разрушение подложки
70% адгезионный отрыв покрытия
подложки
30% когезионное разрушение подложки
от
от
Таблица 6. Сравнение адгезионной прочности
Как видно из таблицы 6, адгезионная прочность для обоих покрытий близка, и
находится на высоком уровне. Наличие доли когезионного разрушения подложки
свидетельствует о том, что в некоторых местах, адгезионные силы материала к подложке
были выше когезионных сил внутри подложки.
Лакокрасочные покрытия, применяемые при наружных работах, предотвращают
проникновение дождевой воды в пористые минеральные подложки. Насыщение
материала водой ухудшает его основные свойства, увеличивает теплопроводность и
среднюю плотность, уменьшает прочность. Коэффициент водопоглощения измерялся в
соответствии DIN EN 1062-3. По этому методу лакокрасочный материал наносился на
загрунтованную пористую подложку из асбоцемента. После выдержки в течение 7 суток
задняя сторона и боковые стороны покрывались парафином. Затем образцы помещались в
дистиллированную воду и через определенные промежутки времени взвешивались. По
приросту массы рассчитывался коэффициент водопоглощения по формуле:
(m  m2 )
, где
w24  1
t S
(m1-m2) – количество воды, поглощенной образцом за время t, кг
S – площадь испытуемого образца, м2
Наименование образца
Коэффициент
водопоглощения, (кг/м2ч0,5)
Эмаль
на
импортной
0,121
дисперсии
Эмаль
на
дисперсии
0,063
«Сандисп-250»
Таблица 7. Коэффициент водопоглощения эмалей.
Коэффициент водопоглощения покрытия фасадной эмали на дисперсии Сандисп
250 меньше, чем покрытия фасадной эмали на импортной дисперсии. Это означает, что за
одинаковый промежуток времени в одинаковых условиях через покрытие эмали на
дисперсии Сандисп 250 проникнет меньше воды в пористую подложку по сравнению с
покрытием фасадной эмали на импортной дисперсии.
Паропроницаемость покрытия – это способность защитного покрытия пропускать
или задерживать поток водяного пара в единицу времени через единицу площади,
усиливаемый единицей разницы давления пара между двумя параллельными
поверхностями. Паропроницаемость лакокрасочного покрытия определялась в
соответствии с DIN ISO 7783-2
Плотность
Толщина
диффузионного
воздушного слоя Класс
Наименование образца
потока
водяного (s(d)) , м
покрытия
2
пара (V), г/м ·сутки
Эмаль
на
импортной
0,10
204,33
I (высокий)
дисперсии
Эмаль
на
дисперсии
0,14
145,6
I (высокий)
«Сандисп-250»
Таблица 8. Класс покрытий по паропроницаемости
Паропроницаемость покрытия фасадной эмали на дисперсии Сандисп 250
несколько ниже, чем у покрытия на импортной дисперсии, однако оба покрытия относятся
к первому (высокому) классу покрытий.
Определение срока службы покрытий в условиях умеренно-холодного климата
определяли в соответствии с ГОСТ 9.401 «ЕСЗКС. Покрытия лакокрасочные. Общие
стр. 7 из 8
требования и методы ускоренных испытаний на стойкость к воздействию климатических
факторов», метод 3 (УХЛ1).
Количество циклов
Результаты осмотра
Исходные данные:
Цвет
15 циклов
Конечные данные:
Декоративные свойства
Защитные свойства
На импортной дисперсии
Эмаль
на
«Сандисп-250»
белый
белый
Защитные
свойства
изменений.
Изменение цвета Ц2
Меление М2
АД 2
АЗ1
дисперсии
без Защитные
свойства
изменений.
Изменение цвета Ц2
Меление М2
без
АД 2
АЗ1
Примечание:




Ц2 - незначительное посветление или потемнение;
М2 - плохо различимы следы пигмента;
АД - обобщенная оценка по комплексу изменения декоративных свойств покрытий,
оценивается по максимальному баллу, полученному одним из видов разрушения;
АЗ - обобщенная оценка по комплексу изменения защитных свойств покрытий,
оценивается по максимальному баллу, полученному одним из видов разрушения.
Таблица 9. Оценка срока службы покрытий.
Прогнозируемый срок службы лакокрасочных покрытий, состоящих из двух слоев
эмали (на импортной дисперсии или Сандисп 250), нанесенных на загрунтованную
одним слоем грунтовки (на импортной дисперсии или Сандисп 250) поверхность, в
условиях умеренно-холодного климата при соблюдении всех требований НД на
окрашивание, сушку, хранение и эксплуатацию составляет по защитным свойствам
(АЗ1) не менее 2 лет, по декоративным свойствам (АД2) – не менее 1 года.
Приведенные данные свидетельствуют, что отечественная стиролакриловая
дисперсия Сандисп 250 по основным свойствам не уступает импортным аналогам. Это
позволяет производить на её основе высококачественные ВД ЛКМ различного
назначения, при этом снижая сырьевые затраты на производство. Производители давно
оценили преимущества использования данного продукта, и именно поэтому Сандисп 250
является наиболее известной и продаваемой отечественной дисперсией.
стр. 8 из 8