Исследование пеноразрушающих свойств высоковязкого лака для водных деревянных покрытий

Существует множество деревянных покрытий: масляные, сольвентные и водные. При работе с водными деревянными покрытиями на рынке обычно рекомендуется наносить “тонкий слой” многократно. Это связано с тем, что скорость высыхания водных покрытий медленная, твердость увеличивается постепенно, и достичь хороших результатов нанесения сложно. Однако в практическом производстве и применении для повышения производительности требуется нанесение водных деревянных покрытий одним толстым слоем, особенно в областях с невысокими требованиями к поверхности плиты, таких как покрытие оконных рам, каркасов и других деревянных поверхностей. Такое применение стало довольно распространенным.
 

Этот процесс характеризуется распылением под средним давлением смешанным газом, простой технологией и высокой производительностью. Нанесение характеризуется высокой вязкостью и однократным толстым слоем до 250 мкм.. При использовании этого процесса одной из самых сложных проблем является деэмульгирование.

 

При распылении большое количество пузырьков не устраняется в процессе высыхания пленки, что приводит к образованию множества микропор на поверхности плиты.

 

Это почти стало основным препятствием для расширения применения водных деревянных покрытий в других профессиональных областях, таких как мебельная промышленность, особенно лаки, где 70% – 90% представляют собой смолы, что делает деэмульгирование гораздо более сложным, чем в случае с твердыми красками (включая диоксид титана и другие порошки). В покрытии дверей и окон около 2/3 составляет матовый лак. Поэтому очень важно исследовать деэмульгирующие свойства водного матового лака при распылении смешанным газом под средним давлением.

 

Способ образования пены

Пена в процессе производства

Пена при нанесении

1. Основа

2. Краскопульт

Факторы, влияющие на деэмульгирование в промышленности водных деревянных покрытий

1. Смола

2. Вязкость

3. Деэмульгатор

4. Загуститель

5. Матирующий порошок, смачивающий и диспергирующий агент

6. Проектирование и контроль производственного процесса

Conclusion

XJY Silicones — основной производитель силикона для покрытий.

Способ образования пены

Пена в процессе производства

В процессе производства покрытий часто требуется высокоскоростное диспергирование сырья для равномерного смешивания компонентов, что приводит к образованию большого количества пузырьков. Если эти пузырьки не удаляются после отстоя, это неизбежно повлияет на устранение пены при нанесении.

В процессе производства акрилового лака с высоким содержанием смолы для древесины на водной основе сложно устранить пену при высокой вязкости, и для удовлетворения потребностей нанесения и хранения вязкость не должна быть слишком низкой. Если для нанесения используется краскопульт со средним давлением и воздушным смешиванием, рабочая вязкость обычно превышает 80 KU. При вязкости 90 KU (30°C) решить проблему удаления пены не так уж сложно. Однако в реальном производственном процессе необходимо улучшить тиксотропные свойства покрытия из-за проблемы образования подтёков при нанесении толстого слоя на вертикальные поверхности. Повышенная тиксотропия усложняет удаление пены. Поэтому при производстве покрытий требуется баланс между реологией и удалением пены.

 

С другой стороны, разработка подходящего производственного процесса также может значительно сократить образование пузырьков при производстве покрытий. Например, при производстве матового лака матирующий порошок сначала превращают в пасту, чтобы избежать образования большого количества пузырьков при высокоскоростном диспергировании, когда порошок диспергируют в смоле. Перед началом перемешивания добавляют соответствующее количество пеногасителя с хорошими свойствами предотвращения пенообразования, доводят покрытие до нужной вязкости перед высокоскоростным диспергированием, чтобы избежать попадания большого количества воздуха в покрытие при колебании уровня дисперсии и т.д. Все эти меры могут уменьшить образование пузырьков воздуха при производстве краски.

Пена при нанесении

1. Основа

При нанесении покрытий на дерево, поскольку поверхность древесины сама по себе имеет множество капилляров, основу часто сначала грунтуют. Если основа плохо загрунтована, воздух из капилляров древесной текстуры будет выходить в процессе нанесения покрытия и попадать в сырую плёнку, образуя пузыри. Если пузыри не могут лопнуть, образуются проколы или кратеры. В процессе нанесения водных покрытий, особенно при сплошном (глухом) покрытии, из-за высокой рабочей вязкости и толстого однослойного напыления удаление пены из сырой плёнки становится ещё сложнее. Поэтому при сплошном покрытии водными составами обычно требуется нанести 1-2 слоя грунтовки для глушения, чтобы по возможности вытеснить воздух из капилляров основы. В противном случае, если воздух попадёт в толстое покрытие на последующих этапах, образовавшиеся пузыри будет трудно устранить.

 

2. Краскопульт

Инструменты для нанесения также являются фактором образования пузырьков в краске. При нанесении водных мебельных покрытий грунтовку и промежуточные слои наносят распылением. Вообще говоря, чем лучше распыление, тем меньше вероятность образования пузырьков воздуха в процессе нанесения. Поэтому эффект от распыления аэрографом (воздушным колпачковым пистолетом) лучше, чем при распылении краскопультом со средним давлением и воздушным смешиванием. Существует две основные причины: во-первых, давление распыления у аэрографа относительно велико, обычно 0.6-0.8 МПа, и краска распыляется. После напыления она с высокой скоростью достигает поверхности объекта, так что даже небольшое количество пузырьков лопается, когда частицы краски “ударяются” о поверхность. В то же время давление распыления у краскопульта со средним давлением и воздушным смешиванием составляет всего 0.1–0.2 МПа, его эффект распыления хуже, чем у аэрографа, и скорость частиц краски, достигающих поверхности, также ниже, поэтому устранение пены в процессе нанесения хуже. Во-вторых, вязкость при распылении аэрографом ниже, чем у краскопульта со средним давлением и воздушным смешиванием, что также облегчает распыление и удаление пены с краски при использовании аэрографа и удаление пены в процессе последующей сушки поверхности.

 

 

С другой стороны, регулировка подачи краски и объёма воздуха в краскопульте во время нанесения также является важным фактором, влияющим на образование пузырьков воздуха. Будь то аэрограф или краскопульт со средним давлением и воздушным смешиванием, подачу краски и объём воздуха можно гибко регулировать, и пропорция их настройки зависит от вязкости краски или желаемого эффекта нанесения на объект. Например, при нанесении полуоткрытого покрытия иногда требуется напылять “насухо” (малая подача краски, большой объём воздуха), в то время как при сплошном покрытии обычно необходимо напылять “влажно” (подача краски немного больше, а объём воздуха немного меньше). Как правило, перед нанесением следует отрегулировать подачу краски и воздуха, чтобы распыление краски достигло оптимального состояния и был достигнут наилучший эффект нанесения.

Факторы, влияющие на деэмульгирование в промышленности водных деревянных покрытий

1. Смола

В эксперименте по удалению пены у водного матового лака высокой вязкости смола является наиболее критическим фактором, влияющим на сложность удаления пены. В настоящее время существует три основных типа водных покрытий для древесины: водный полиуретан (PU), водный акрил (AC), а также композит водного полиуретана и водного акрила (PUA). Из-за различий в механизмах синтеза сложность удаления пены у трёх типов смол также довольно разная.

 

Удаление пены у водных PU и PUA относительно легко, а у водного AC – относительно сложно. Это связано с тем, что первые не используют или почти не используют эмульгатор в процессе синтеза, поскольку сам эмульгатор является поверхностно-активным веществом, которое легко образует пену при перемешивании. Однако на внутреннем рынке водных покрытий для мебели водные AC продукты получили широкое распространение благодаря значительным преимуществам в цене, скорости высыхания и водостойкости. В частности, эмульсия полимера с ядром и оболочкой имеет более низкую температуру плёнкообразования, что значительно снижает углеродный след, имеет низкое содержание ЛОС (летучих органических соединений) и обеспечивает хорошую твёрдость, эластичность и устойчивость к блокированию после образования плёнки. Она широко используется для покрытия поверхности деревянных изделий для наружного применения.

 

В AC-эмульсиях типы и методы синтеза эмульгаторов во время синтеза эмульсии различны, и сложность удаления пены также разная. Например, в анионной эмульсионной системе размер частиц мал, и она легко пенится. Водные AC-эмульсии, полученные методом бесщёлочной полимеризации и полимеризации с ядром и оболочкой, превосходят традиционные водные AC-эмульсии по удалению пены. Эксперименты показывают, что использование эмульсий, полученных полимеризацией с ядром и оболочкой, может значительно снизить сложность удаления пены в производственном процессе при создании матовых лаков высокой вязкости.

2. Вязкость

Чем выше вязкость покрытия, тем сложнее будет удалить пену, как при хранении в банке с краской, так и в процессе сушки поверхности после нанесения. В реальном производстве, чтобы предотвратить оседание и образование подтёков и т.д., вязкость покрытия всегда должна контролироваться в определённом диапазоне. При нанесении водных покрытий для древесины краскопультом со средним давлением и воздушным смешиванием необходимо обеспечить рабочую вязкость покрытия на уровне 80 KU или выше, а вязкость готового продукта на выходе с производства часто превышает 90 KU, чтобы учесть изменения вязкости из-за повышения температуры и добавления воды при нанесении, а также необходимость корректировки вязкости. В зависимости от реологии покрытия его вязкость обычно следует контролировать в пределах 90–120 KU (25℃).

3. Деэмульгатор

В водных матовых лаках высокой вязкости удаление пены затруднено из-за высокого содержания смолы и высокой вязкости. При производстве дозировка и типы пеногасителей относительно велики, обычно используется 2-3 пеногасителя вместе, которые выполняют роль предотвращения пенообразования, удаления пены и устранения пены до, во время и после высокоскоростного диспергирования соответственно. Чтобы пеногасители и другие вспомогательные вещества хорошо смешались со смолой, необходимо провести высокоскоростное диспергирование, что приведёт к образованию большого количества пузырьков. Поэтому очень важно добавить определённое количество пеногасителя с хорошими антипенообразующими свойствами перед высокоскоростным диспергированием.

 

Существует два типа пеногасителей, обычно используемых в водных покрытиях для древесины: минеральное масло и силикон. Первые имеют низкую стоимость и слабую пеногасящую способность и в основном состоят из 85% базового масла и 15% гидрофобных частиц. Гидрофобные частицы обычно состоят из аэросила, стеаратов металлов и т.д. Такой пеногаситель может легко вызывать потемнение плёнки и может использоваться для низкоблестящих шпатлёвок и грунтовок. Последние в основном состоят из сильно гидрофобной силиконовой эмульсии и полиэфиромодифицированного полидиметилсилоксана, они не влияют на блеск и прозрачность и являются основными пеногасителями для водных покрытий для древесины. Однако также отмечается, что некоторые модифицированные минеральным маслом пеногасители более эффективны, чем силиконовые. Поэтому выбор пеногасителя должен основываться на различных смолах и результатах экспериментов.

4. Загуститель

При производстве водного матового лака высокой вязкости выбор загустителя очень важен, так как он является ключом к способности продукта удалять пену при хранении или нанесении. В настоящее время обычно используются два вида загустителей: ассоциативный и щелочеразбухающий. Первый обеспечивает лучшее растекание и вязкость при сдвиге, в то время как второй улучшает стабильность при хранении и устойчивость к образованию подтёков. При производстве первый способствует удалению и предотвращению пены, в то время как второй легче стабилизирует пузырьки.

 

 

Однако, поскольку первый обладает хорошей текучестью, его устойчивость к загрязнению во время нанесения значительно снижается. Поэтому для сохранения стабильности покрытия при хранении, лучшей устойчивости к образованию подтёков и устойчивости к загрязнению при нанесении, водные матовые лаки иногда сочетают с определёнными щелочеразбухающими загустителями даже при высокой вязкости. Существует множество видов этих двух типов загустителей, и то, как их сочетать, зависит от результатов экспериментов после выбора смолы.

5. Матирующий порошок, смачивающий и диспергирующий агент

В водном матовом лаке, наносимом краскопультом со средним давлением и воздушным смешиванием, в качестве матирующего агента обычно выбирают матирующий порошок, а не матирующую восковую пасту. Поскольку нанесение краскопультом со средним давлением и воздушным смешиванием не предъявляет высоких требований к тактильным ощущениям от поверхности доски, и в то же время следует также учитывать удаление пены, цену и причины загущения системы. Стоимость использования матирующей восковой пасты (порошка) высока, при диспергировании легко образуется пена, которую трудно устранить.

 

В лаках высокой вязкости противоседающим свойствам матирующего порошка не следует уделять внимание, но важны его пеногасящие свойства. Обычно гидратированная поверхность легче поддаётся удалению пены по сравнению с необработанной поверхностью, а меньшее поглощение масла легче деформируется, чем большее поглощение. Эксперименты показывают, что выбор различных смачивающих и диспергирующих агентов сильно влияет на систему удаления пены. Чем лучше диспергатор смачивает поверхность матирующего порошка, тем больше это способствует удалению пены в системе.

6. Проектирование и контроль производственного процесса

In coating production, the design and control of the process are also very important. In the production of water-based coatings, in order to mix the resin and other components uniformly and generate fewer air bubbles, it is necessary to formulate a suitable production process and strictly control it.

 

For example: in the production of matte varnish, additives and matting powder are generally added to the resin and then dispersed with high speed. During the process, a large number of air bubbles will be generated. When the viscosity is low, bubbles will be eliminated after lasting for 24 hours, but when the viscosity is high and the system with strong changeable ability, it is difficult to eliminate these bubbles for a long time. At this time, the matting powder is made into a slurry and added, which can effectively reduce the generation of foam. On the other hand, when adding defoamer or other additives that are not easy to disperse, it is best to dilute them and add them slowly in a dispersed state to minimize the speed required for dispersion and reduce the time for uniform dispersion; some are easy to foam additives such as some wax slurry, etc., should be added in later low-speed dispersion process as much as possible.

Conclusion

Высоковязкая структура водных деревянных покрытий позволяет увеличить толщину однослойного нанесения, повысить производственную эффективность и снизить вероятность провисания и образования пузырей в процессе нанесения, однако она усложняет удаление пены при нанесении, существенно влияет на качество поверхности после нанесения и является основным препятствием для расширения сфер применения водных деревянных покрытий.

В исследовании удаления пены в высоковязком водном лаке наиболее важен выбор смолы и загустителя, затем — подбор пеногасителя, матирующего порошка и других добавок, а в заключение — оптимизация производственного процесса и регулировка вязкости. Качественный продукт должен обладать не только хорошими физическими и химическими свойствами устойчивости, но и отличными эксплуатационными характеристиками. Только при удачном сочетании этих факторов покрытие проявит превосходные защитные свойства, удовлетворит потребительские требования, и развитие водных деревянных покрытий ускорится.

XJY–First choice силиконовых supplier для покрытий

XJY Silicones, one of China’s leading silicone MQ-смола Производители обладают более чем 30-летним опытом НИОКР и производства в силиконовой отрасли и более чем 15 соответствующими патентами, а также могут адаптировать продукцию под ваши требования. coating требования.

XJY-701 Полиметилгидросилоксан: агент для выравнивания покрытия

XJY-703 Гептаметилтрисилоксан: добавки для покрытий

XJY-707 Полидиметилсилоксан с терминальными гидридными группами: добавки для покрытий

XJY-8205 Силиконовая MQ смола: промышленное прилипание, гидроизоляция

XJY-8205M Силиконовый MQ раствор

XJY-801 Полиметилсилсесквиоксан: улучшение смазывающих свойств, устойчивости к царапинам, диспергируемости и гидрофобности

 

Получите образец сейчас!