Пеногашение / Деаэрация. Статья Schwegmann.

Пеногашение / Деаэрация

Необходимость в разработке новых продуктов для пеногашения возникла по причине того, что иногда старые продукты не отвечали новым экологическим требованиям или они не работали с новыми типами смол и эмульсий. Выбор правильного пеногасителя очень важен, и дает преимущества при производстве краски, при её нанесении, также от этого зависит внешний вид высушенной красочной пленки. Таким образом, с помощью подходящего пеногасителя можно улучшить дорогостоящий процесс помола, избежать проблем при заливке краски и предотвратить дефекты поверхности, такие как точечные отверстия или кратеры на сухом покрытии.

Что такое пена? Как получить пену?

Рисунок 1

По современным представлениям, пена представляет собой термодинамически нестабильную двухфазную систему, в которой газообразная фаза грубо распределена в жидкой или твердой среде.

Чистая жидкость не пенится. При встряхивании чистой воды внутри жидкости возникают пузырьки (сферическая пена), которые поднимаются на поверхность жидкости и лопаются (рис. 1).

Если происходит стабилизация пузырьков на поверхности жидкости, сферическая пена деформируется над границей плотно сферической упаковки до полиэдральной пены (рис. 3).

Скорость пузырька для достижения поверхности жидкости зависит от вязкости и диаметра пузырька (закон Стокса).

Согласно определению, пена термодинамически нестабильна в чистой жидкости. Хотя это утверждение контрастирует с повседневной практикой в мире красок, так как обычно краски не являются чистыми жидкостями.

Поэтому для производства полимерной эмульсии необходимо использовать эмульгатор. Такие добавки, как диспергирующие агенты, смачивающие агенты для подложки или выравнивающие агенты, используются для достижения особых свойств краски или для улучшения производственного процесса.

Поверхностно-активные вещества, такие как эмульгаторы, являются диполями с гидрофобными и гидрофильными центрами. В неионогенных типах гидрофильной частью ПАВ может быть полиэфир из этиленоксида с разной длиной молекулы, а гидрофобный полюс может быть жирным спиртом или жирной кислотой.

Эти продукты способны концентрироваться на границе раздела жидкость / воздух или образовывать мицеллы в воде, ориентируя свою гидрофильную часть в направлении воды, а гидрофобную часть - в направлении воздуха. Это означает, что, если вы имеете воздух в жидкости с поверхностно-активными веществами, упорядоченная ориентация поверхностно-активного вещества будет на границе раздела жидкость / воздух, на поверхности жидкости и в пузырьке (рис. 2). Если эти пузырьки достигают поверхности, которая также покрыта поверхностно-активным веществом, образуется двойной слой, стабилизированный поверхностно-активным веществом.

Рисунок 2

Инициаторами проблем с пеной в лакокрасочной промышленности могут быть следующие параметры:

Производители покрытий всегда ищут решения для предотвращения образования микропены или макропены. Обычно микропена является более серьезной проблемой для смесей на основе растворителей или без них, но также и для водных композиций с низким содержанием пигментов. Макропена чаще встречается в водных системах. Назначение пеногасителя и деаэратора - предотвратить образование такой пены, при которой пеногаситель больше действует против пены на поверхности жидкости (макропена), а деаэратор ускоряет образование пузыря (микропены) во влажной пленке, так что пузырек можно покинуть пленку до высыхания. Но на практике, как правило, невозможно четко различить пеногасители и деаэраторы.

Пеногаситель должен быть нерастворимым в композиции, подлежащей пеногашению. Он должен очень быстро проникать в слой пены, растекаться по ней и разрушать ее. На рынке принято классифицировать различные типы пеногасителей на минеральные, белые, силиконовые или полимерные. Это носители (основы), задача которых - как можно быстрее транспортировать активное вещество к слоям пены (коэффициент проникновения) и распределять (коэффициент распределения) по ней. Активные вещества, такие как диоксид кремния, абсорбируют поверхностно-активные вещества из ламелей пены, что вызывает дестабилизацию и, в идеальном случае, ее разрушение. Естественно, носитель также обладает антивспенивающим эффектом, но этого очень часто недостаточно для выполнения требований лакокрасочной промышленности.

Свойства вышеупомянутых классов продуктов можно примерно представить в следующей таблице:

Согласно описанию пеногаситель должен быть нерастворим в системе, которую необходимо обработать, но включение должно быть возможным с низкими сдвиговыми характеристиками и без влияния на выравнивание (кратеры), блеск или матовость различных покрытий, также эффективность не должна уменьшаться при длительном хранении краски.

Schwegmann предлагает широкий ассортимент пеногасителей / деаэраторов для составов на основе растворителей, без растворителей и на водной основе. Они созданы на основе минерального масла, натуральных масел, модифицированного силиконового масла и полимеров. Кроме того, вы можете найти продукты, не содержащие растворителей, разбавленные органическим растворителем или в виде эмульсии (для лучшего внедрения).

Первым нашим шагом была разработка пеногасителя с низким содержанием летучих органических соединений: SCHWEGO® foam 6354, 6356, 6375, 6377 и 6388 для красок с низким содержанием летучих органических соединений. Это дальнейшие разработки нашей ранее испытанной и утверждённой линейки продуктов BLISTER FREE. Помимо снижения содержания летучих органических соединений, нам удалось также повысить эффективность использования новых типов пеногасителей.

Далее приведены результаты испытаний для алкидной смолы с жирным маслом (рис. 4) и акриловой смолы с ОН-функциональными группами (рис. 5).

SCHWEGO® foam 6305 – это новый эмульсионный пеногаситель, разработанный специально для водных покрытий. SCHWEGO® foam 6305 предотвращает образование микропены и макропены. Области применения - высокоглянцевые краски, эмульсионные краски от матовых до сатиновых, прозрачные покрытия, покрытия для дерева и промышленные покрытия.

SCHWEGO® foam 6360 – это специальный деаэратор для УФ-покрытий. Эти продукты могут сшиваться в процессе УФ-сушки и тем самым не нарушать целостность плёнки.

Методы испытаний пеногасителей:

• Тест на плотность. Полный состав (с пеногасителем или без него) перемешивается с помощью диссольвера при определенных параметрах (время, скорость вращения и т. д.). После этапа перемешивания измерьте плотность непосредственно бутылкой для измерения плотности. Чем выше окажется плотность полученного продукта, тем эффективнее пеногаситель.
• Тест на совместимость. Краска наносится на стекло с помощью ракеля определенной толщины. После высыхания краски измерьте влияние пеногасителя на блеск, мутность и выравнивание (кратер, «рыбий глаз»).
• Объемный тест. Воздух подается в систему путем перемешивания или встряхивания при определенных условиях. Таким образом измеряется итоговый общий объем. Кроме того, наблюдается зависящее от времени уменьшение пены.
• Испытание покрытия (роликовое испытание). Краска (определенное количество) наносится губчатым валиком на основу. На высохшей пленке краски визуально можно оценить микро- и макропену.
• Долгосрочная эффективность. Храните краску 21 день при 50 ° C (или 40 ° C, в зависимости от эмульсии) и повторите испытание плотности и испытание покрытия. Результаты теста должны совпадать с первыми результатами измерений. В противном случае дозировка пеногасителя в этой системе слишком мала.

Результаты испытаний наших пеногасителей в разных системах.

Результаты представлены в % объема воздуха. Это означает, что мы рассчитали количество воздуха, которое мы получили после определенного времени перемешивания. Наилучшей эффективностью обладает пеногаситель с наименьшим процентным содержанием воздуха по объему.

Результаты испытаний жирномасляной алкидной смолы.

• смола: Setal AF 681 (Nuplex Industries Ltd.)
• дозировка: 0,5% пеногаситель / смола
• метод испытания: 10 минут перемешивания при 4000 об / мин

Рисунок 4

Результаты испытаний акриловой смолы с функциональным ОН-группами.

• смола: Setalux 1151 XX-51 (Nuplex Industries Ltd.)
• дозировка: 0,5% пеногаситель / смола
• метод испытания: 10 минут перемешивания при 4000 об / мин.

Рисунок 5

Результаты испытаний глянцевой эмульсионной краски на основе акриловой эмульсии, самосшивающейся.

• дисперсия: Neocryl XK 98 (DSM N.V.)
• дозировка: 0,5% пеногаситель / краска
• метод испытания: 5 минут перемешивания при 4000 об / мин

Рисунок 6

Метод испытания: губчатым валиком (оценка 1 – плохо, 5 - хорошо).

Рисунок 7

 Результаты испытаний двух матово-глянцевых красок на основе стирольной / акриловой дисперсии и винилацетата / винилверсатата. (Минимальная температура плёнкообразования обоих: 2 ° C)

• дозировка: 0,5% пеногаситель / краска
• метод испытания: 5 минут перемешивания при 4000 об / мин.

Рисунок 8

Метод испытания: Испытание покрытия губчатым валиком матово-глянцевой краской (стирол / акрил - дисперсия)

Рисунок 9

Метод испытания: испытание покрытия губчатым валиком (дисперсия винилацетат / винилверсатат).

Рисунок 10

Результаты испытаний водной грунтовки для дерева на основе катионной алкидной эмульсии

• эмульсия: Necowell 4400 (ASK Chemicals)
• дозировка: 0,5% пеногаситель / краска
• метод испытания: 5 минут перемешивания при 4000 об / мин.
• 

Рисунок 11

Невозможно найти на рынке один продукт с действительно хорошей эффективностью для всех различных рецептур. Причина в сложности различных составов красок. Всегда будет лучше и правильнее подобрать правильный пеногаситель для работы с определёнными видами лакокрасочных материалов.

Подведем итоги наших испытаний:

Пеногаситель с низким содержанием летучих органических соединений SCHWEGO® foam 6354/6356/6375/6377 и 6388 немного лучше в тесте на плотность по сравнению с нашими стандартными продуктами. SCHWEGO® foam 6375 в обеих смолах демонстрирует очень хорошую эффективность против макропены, но также и при испытании покрытия эффект деаэрации очень быстрый. Области применения SCHWEGO® foam 6375 – это высокопрочные бытовые краски, нитроцеллюлозные лаки, мебельные покрытия.

SCHWEGO® foam 6305 – это полимерный тип для водных составов. Обладает универсальными свойствами и предотвращает образование микро- и макропены. Области применения – это высокоглянцевые краски на основе чистой акриловой дисперсии или алкидных эмульсий, а также матовые эмульсионные краски без растворителей, покрытия для дерева и промышленные покрытия.

SCHWEGO® foam 6325 основан на натуральном сырье. Области применения - краски со средним и высоким содержанием пигментов. SCHWEGO® foam 6325 не оказывает отрицательного влияния на глянцевые свойства краски.

SCHWEGO® foam 8325 – это минеральное масло с соответствующей областью применения.

SCHWEGO® foam 8333 относится к полимерному типу. Области применения - глянцевые краски, покрытия для дерева, промышленные покрытия, водные двухкомпонентные полиуретановые системы и паркетные полы, а также в эмульсионные краски без летучих органических растворителей.

SCHWEGO foam® 8336 – это пеногаситель на основе силиконового масла для покрытий для дерева, морилок, паркета, печатных красок, промышленных и УФ-покрытий.

Дополнительная информация по нашим пеногасителям

XX – особенно рекомендуется, X – рекомендуется