title of the presentation optional second line · 130 110 90 70 150 ... bykanol®, byketol®,...
TRANSCRIPT
Вильгельм Вессельс , руководитель направления «Архитектурные краски»
Октябрь 2013
Восковые добавки
Области применения восковых добавок
Воски . Основные технологические понятия
Температура плавления не менее 40°C
в отличие от жиров и масел
Относительно низкая вязкость расплава (каплепадения)
в отличие от большинства смол и полимеров
Нет химического разложения при высоких температурах
в отличие от природных смол
Классификация: природные, полусинтетические, синтетические
Происхождение природных восков
Природные
организмы ископаемые
животные
Пчелиный
воск
растительные
Карнаубский
воск
нефтяные
Парафиновый
воск
Получение синтетических восков
Полусинтетические
Амидный воск
Этилен-бис-
стерамидный
(EBS)
Синтетические
Гомополимеры Сополимеры
Полиэтиленовый воск
(LDPE, HDPE,
оксидированный HDPE)
Фишер-Тропш воск
Полипропиленовый воск
Этилена и винилацетата
(EVA)
Этилена и акриловой к-ты
(EAA)
Почему необходима подготовка восков ?
Хлопья
Гранулы
Кусочки
Порошок ...
= не пригодны
к использованию
в ЛКМ,
слишком крупные
Группы продуктов
Воск
Вода Растворитель
Эмульгирование диспергирование осаждение
диспергирование
Микронизация
AQUACER AQUAMAT
CERAFAK
CERATIX
CERACOL
CERAMAT
AQUAFLOUR
CERAFLOUR
Механизм действия восковых добавок
восковая частица
свойства поверхности зависят от :
• природы воска
• размера частиц
воск
подложка
пленка ЛКМ
0,05 0,1 0,3 1 5 10 25
Размер частиц (µm)
CERAFLOUR
AQUACER AQUAMAT
CERACOL / CERAMAT
CERAFAK / CERATIX
100
воднодисперсионные
органодисперсионные
микронизированные
Текстура Высокий блеск Матирование
Восковые добавки – размер частиц
AQUACER 513 Распределение частиц по размеру
Размер (нм)
по о
бъ
ем
у (
%)
D(10) 26 нм
D(50) 38 нм
D(90) 61 нм Распределение частиц по размерам (объемн.)
по Malvern Zetasizer Nano ZS
* не является спецификацией , представлены типичные данные
эффект приятного
прикосновения
(soft-feel)
уменьшение блеска
матирование
структура
Эффекты поверхности в зависимости от размеров частиц восковых добавок
Свойства восков
Противодействие
слипанию
Гидрофобность
Противодействие скольжению
Механическая стойкость
Поверхностное скольжение
ниже Полярность выше
130
110
90
70
150
170
50
Температура плавления °C
Свойства восков
ниже Полярность выше
130
110
90
70
150
Противодействие слипанию
Гидрофобизация
Противодействие скольжению
Механическая стойкость
Скольжение поверхности
170
50
Температура плавления °C
Полипропиленовый воск
EBS Амидный воск
HDPE воск
LDPE воск
Карнаубский воск Парафиновый
воск
Фишер-Тропш воск
Восковые добавки для водных систем
ниже полярность выше
130
110
90
70
150
противодействие слипанию
гидрофобизация
противодействие скольжению
механическая стойкость
скольжение поверхности
170
50
температура плавления °C
AQUACER 498
AQUACER 539
AQUACER 537
AQUACER 513
CERAFLOUR 929 AQUAMAT 272
AQUACER 531
CERAFLOUR 913 / 914 / 915
CERAFLOUR 916 Структура
AQUACER 593
CERAFLOUR 920
AQUACER 2650
CERAFLOUR 1000
Гидрофобизация 100% акрилового наружного покрытия
контактный угол
капли воды
дозировка
AQUACER 539
0.5%
1%
(% твердого воска в общей рецептуре )
86°
103°
0% 76°
0° < 90° 90° > 90° 180°
Измерение контактного угла
Противодействие слипанию в дисперсионной системе
проба сравнения 1,5% AQUACER 501 1,5% AQUACER 539
неполярный воск
противодейс-
твует слипанию
полярный воск
не противодейс-
твует слипанию
дозировка: сухого воска
Скольжение поверхности в водном акриловом паркетном лаке
-10
0
10
20
30
40
AQUACER 593 температура плавления
воска: 160°C
AQUACER 539 температура плавления
воска: 90°C
увеличение скольжения
поверхности [%]
Дозировка:
1% твердого воск
скольжение
противодействие
скольжению
Измерение стойкости к истиранию на приборе Табера (Taber Abraser)
Taber стойкость к истиранию : 1K паркетный лак (ароматический уретан/акрилатный сополимер)
потеря массы
после 1000 оборотов
без восковой добавки 30,5 мг
2% AQUACER 513 18,0 мг
2% AQUAMAT 272 13,0 мг
2% CERAFLOUR 929 12,0 мг
средн.значение 3-х измерений
Дозировка: твердого воска
Снижение блеска с восковыми добавками в воднодисперсионном паркетном лаке
% сухого воска
блеск 60°
100
80
60
40
20
0
0 1 2 4
AQUACER 513
3
AQUAMAT 272
CERAFLOUR 929
CERAFLOUR 1000
CERAFLOUR 920
,
снижение блеска при высокой
прозрачности
тактильные ощущения,тонкий,
воскоподобный soft touch
улучшение свойств покрытия
УФ-отверждение водные безраство
рительные
органораство
римые
CERAFLOUR 1000
Новая добавка на основе биополимера
легкость введения
нет влияния на вязкость
не стабилизирует пену
стандартная
матирующая добавка
CERAFLOUR 1000
CERAFLOUR 1000 замечательная прозрачность
мод.
HDPE
воск
SiO2 CERAFLOUR
1000
100% УФ система после 4 недель хранения
дозировка : 5 % добавки
CERAFLOUR 1000 : однородное распределение
и замечательная стабильность при хранении
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
no additive silica synth.
polymer
HDPE w ax CERAFLOUR
1000
silica synth.
Polymer
HDPE w ax CERAFLOUR
1000
УФ-система, дисперсия уретан-акрилата
30 µm толщина сухой пленки
дозировка : 1 % дозировка : 2 %
блеск, 60°
CERAFLOUR 1000 : эффективность матирования в водной УФ-системе
0
10
20
30
40
50
silica organic treated silica CERAFLOUR 1000
Polyesterакрилат Epoxyакрилат Urethanакрилат
*значительное увеличение вязкости с SiO2
CERAFLOUR 1000 - замечательное снижение блеска в различных 100 % УФ-системах
дозировка: 5%
20 µm толщина сухой пленки
блеск, 60°
*
*
*
organisch nach-
behandeltes SiO2
ниже полярность выше
130
110
90
70
150
противодействие
слипанию
гидрофобизация
противодействие
скольжению
механическая стойкость
скольжение поверхности
170
50
температура плавления °C
*содержит
PTFE
CERAFLOUR 970
CERAFLOUR 994
CERAFLOUR 950 CERAMAT 258
CERAFLOUR 929
CERAFLOUR 991 / 996* / 998*
CERACOL 604 CERACOL 609 N
Восковые добавки для органорастворимых систем
CERAFLOUR 913 / 914 / 915
CERAFLOUR 916 структура
CERAFLOUR 981*
CERAFLOUR 1000
Технология легирования (прививки) восковых добавок CERAFLOUR
смесь восков
CERAFLOUR 929 привитой воск
RCA прибор для определения стойкости к истиранию
прижимной валик мотор
абразивная бумага моток бумаги
CERAFLOUR 929 Органорастворимая 2K ПУ система
RCA стойкость к истиранию: давление 3,5 N; 300 см бумага
2% SiO2 1% SiO2 + 1% CERAFLOUR 929
Снижение блеска с помощью восковых добавок в органорастворимом 2K ПУ ЛКМ
блеск 60°
0
20
40
60
80
100
0% 2% 4% 6%
CERAMAT 258
CERAFLOUR 929
CERAFLOUR 996
CERAFLOUR 913
дозировка (сухой воск)
Ориентация эффектных пигментов в водных системах Поведение после нанесения .
Мокрая пленка: высокое поверхностное натяжение
Медленное высыхание при испарения воды :
высокая подвижность пигментных частиц
Различные характеристики течения
вязкая
жидкость
вязкоэластичная
жидкость
G” > G’
G’ = коэффициент
сохранения
G” = коэффициент
потерь
G’ > G”
Осцилляционные измерения
проба сравнения
акрилатный загуститель
AQUATIX 8421
0.2
0.0
0.4
0.8
0.6
1.2
1.0
1.4
G‘
G‘‘
Влияние характеристик течения на ориентацию
EVA-восковые
частицы алюминиевый
пигмент
подложка
Фиксация эффектных пигментов цепочкообразным
рапределением воска EVA
AQUATIX 8421: Ориентация эффектных пигментов
проба
сравнения
AQUATIX 8421
вид сверху
поперечный
срез
,
проба сравнения
цепочкообразные восковые структуры EVA
с AQUATIX 8421
AQUATIX 8421: Ориентация эффектных пигментов
Свойства восковых добавок
Защита поверхности
в зависимости от точки плавления
Гидрофобизация/Противодействие слипанию
в зависимости от полярности
Матирование/Текстура
в зависимости от размера частиц
Реология
зависит от типа воска
Октябрь 2013
Поверхностные добавки силиконы - силиконовые ПАВ - акрилаты
Различия: органорастворимые – водные системы
• плохое смачивание подложки
• кратеры
• метки кипения
• стабилизация пены
• неровная поверхность
• кратеры
• недостаточный розлив при малой толщине слоя
органорастворимые системы:
низкое поверхностное
натяжение
добавки для
тонкой настройки
добавки , без которых
не обойтись
водные системы:
высокое поверхностное
натяжение
Что влияет на розлив ?
Реология
дефлоккулирующие смачивающие и
диспергирующие добавки
Время
растворитель (высококипящий)
Поверхностное натяжение
поверхностные добавки для устранения локальных
различий поверхностного натяжения
Дефекты поверхности
Обусловлены локальными различиями поверхностного натяжения
• между подложкой / ЛКМ
смачивание подложки
• в слое ЛКМ
загрязнения , испарение растворителя , красочный туман ...
небольшие различия акрилаты
большие различия силиконы
Решение:
Page 42
Forename Surname
Company or Department
Title of the Presentation
Полидиметилсилоксаны
(CH3)3 Si O Si O Si (CH3)3
CH3
CH3
x
молотковый
эффект
розлив скольжение
поверхности
пеногашение
x 2 - 27 45 - 230 380 - 1500 1800 - 2900
соместимые несовместимые
Page 43
Forename Surname
Company or Department
Title of the Presentation
(CH3)3 Si O Si O Si O Si (CH3)3
CH3 CH3
y x
алкил мН/м
CH3
CH2CH3
(CH2)9CH3
21
26
32
Органомодифицированные полисилоксаны
Ор
гани
че
ски
й
мод
иф
ика
тор
ал
кил
• полиэфир (EO / PO)
• аралкил
• полиэфир
• реактивн.
- акрилат
- COOH
- OH
Снижение поверхностного натяжения при помощи силиконов
дозировка
мН/м
BYK-300
BYK-320
BYK-331
30
29
28
27
26
25
BYK-310
BYK-333
Силиконовые добавки
низкое полярность высокое
ни
зкое
в
ысоко
е
сн
иж
ен
ие п
ов
ер
хн
остн
ого
натя
жен
ия
BYK-306
BYK-333
BYK-331
BYK-320
BYK-315 BYK-322
BYK-300
BYK-310
Силиконовые добавки
эти добавки ...
• органически модифицированные полисилоксаны
• выходят на границу раздела поверхностей
• снижают поверхностное натяжение
• увеличивают скольжение поверхности
Уменьшение поверхностного натяжения в воде
40
35
30
25
20
15
силиконовый полимер
силиконовый ПАВ
фторированный ПАВ
дозировка
мН/м
Page 48
Forename Surname
Company or Department
Title of the Presentation
полярный неполярный
простой п/эфир (CH2)m Si CH3
CH3
Si(CH3)3 CH3 O
O
Si
O CH3
CH3
Si Si(CH3)3
O
Силиконовые ПАВ для водных систем
Смачивание низкоэнергетических подложек водными ЛКМ
без добавки с силиконовым ПАВ
Стабилизация пены
дозировка (%) система : ПУ лак
0 0,1 0,2 0,3 0,4
фториро-
ванное ПАВ
BYK-348
BYK-346
объем пены (%)
50
25
0
Силиконовые ПАВ – Области применения
0% 5% 15%
BYK-347
содержание органического сорастворителя в смеси растворителей
BYK-333
BYK-307
BYK-341
BYK-348
BYK-345
BYK-346
BYK-3455 Силиконовая добавка для улучшения смачивания подложки и выравнивания в воднодисперсионных и безрастворительных УФ-отверждаемых ЛКМ . Не содержит фтора Wilhelm Wessels, Enduse-Manger строительные Paints
стандартный
фторированный ПАВ
стандартный силиконовый
ПАВ
стандартный силиконовый
полимер
стандартный алкоксилат
BYK-3455
снижение статического поверхностного натяжение
сильное
сильное
низкое-среднее
низкое-среднее
сильное
снижение динамического поверхностного натяжения
низкое-среднее
низкое-среднее
низкое
сильное
среднее-сильное
смачивание
подложки
хорошее хорошее слабое среднее хорошее
стабилизация пены
сильное низкое-среднее
среднее-сильное
нулевое-низкое нулевое-низкое
выравнивание слабое слабое хорошее хорошее хорошее
увеличение скольжения
нет нет среднее-сильное
нет нет
междуслойная адгезия / перекрываемость
не влияет
не влияет
среднее-сильное влияние
не влияет
не влияет
Только BYK-3455 сочетает улучшение смачивания подложки и выравнивания
без стабилизации пены и без влияния на скольжение
Свойства поверхностных добавок различной химии
в воднодисперсионных системах
BYK-3455: профиль продукта
полидиметилсилоксан , модифицированный простым полиэфиром
плотность при 20°C [г/см3]: 1,02
активное в-во [%]: > 94
температура вспышки [°C]: > 100
не содержит фтора
высокая гидрофобность по сравнению с стандартным
силиконовым ПАВ
лучшая гидролитическая стабильность ,
меньшее пенообразование, лучшая ориентация к поверхности
поверхностное натяжение [мН/м] (метод отрыва кольца)
0,2% добавки
в воде
Статическое поверхностное натяжение в воде BYK-3455 в сравнении с обычно используемыми добавками
BYK-3455 Область применения
рекомендуется
промышлен ные
ЛКМ
строительные
ЛКМ
печатные
краски
ЛКМ для дерева и мебели
кожевен ные ЛКМ
BYK-3455
пригоден
Преимущества в водно-дисперсионных ЛКМ
• улучшение смачивания подложки, розлива и выравнивания • минимальное пенообразование • высокая гидролитическая стабильность
• не содержит фтора
• сильное снижение статического и динамического поверхностного
натяжения • улучшенное смачивание пор дерева • не влияет на междуслойную адгезию • уменьшает эффект рамки / рыбих глаз • нет увеличения скольжения • высокая совместимость с широким кругом пленкообразующих • замечательно подходит для современных ЛКМ без сорастворителей
Преимущества в безрастворительных УФ-ЛКМ • улучшение смачивания подложки, розлива и выравнивания • не стабилизирует пену
BYK-3455 Преимущества
BYK-3455 меньше пены и хорошее выравнивание в 1K воднодисперсионном лаке
нанесение валиком Moltopren
фторированный стандартный силиконовый ПАВ BYK-3455
ПАВ без выравнивающей добавки
Стратегии улучшения поверхности
Как улучшить поверхность с помощью добавок ?
Розлив
смачивание
подложки
защита поверхности
от механических
воздействий
минимизация
различий поверх-
ностного натяжения
полиакрилаты
снижение
поверхностного
натяжения
полисилоксаны
правильная реология смачивающие и диспер-
гирующие добавки
наноразмерные Al2O3 , SiO2 повышение твердости
постоянный
защитный слой восковые добавки
ANTI-TERRA®, ATEPAS®, BYK®, BYK®-DYNWET®, BYK®-SILCLEAN®,
BYKANOL®, BYKETOL®, BYKJET®, BYKOPLAST®, BYKUMEN®, DISPERBYK®,
DISPERPLAST®, ISAROL®, LACTIMON®, NANOBYK®, SCONA®, SILBYK® и
VISCOBYK® - зарегистрированные товарные знаки компании BYK-Chemie.
AQUACER®, AQUAMAT®, AQUATIX®, CERACOL®, CERAFAK®, CERAFLOUR®,
CERAMAT®, CERATIX®, HORDAMER® и MINERPOL® -зарегистрированные
товарные знаки компании BYK-Cera.
Данная информация соответствует самому современному уровню наших знаний.
В связи с разнообразием рецептур, условий производства и переработки все
вышеупомянутые рекомендации должны быть скорректированны с учетом
специфических особенностей каждого производства. Данная информация не
гарантирует свойств продукта в каждом отдельном случае. Мы не несем
ответственности в случаях использования продукта за пределами
рекомендуемых областей применения, включая случаи нарушения патентных
прав.