Пеногасители для ЛКМ на водной основе

BU FC / HL
Содержание
Теоретические основы:
пеноггашение, пеногасители
Продукты фирмы Мünzing Chemie
Экспериментальные данные
Выбор продукта

BU FC / HL
Что такое пена ?
пена- (стабильная) дисперсия газовой фазы в жидкй системе
необходимо присутствие ПАВ для стабилизации пузырка воздуха (гидрофобная частица) в водной среде
нужен пеногаситель для разрушения пены или для
препятствия пенообразования
1. Теоретические основы

BU FC / HL
Пенообразование в ЛКМ связано с тем, что ...
? системы на основе воды (прежде всего)
? полимерные эмульсии содержат эмульгаторы
? присутствие (других) ПАВ
? пигменты и наполнители тоже стабилизированы ПАВ
? механическое воздействие на систему
во время производства
во время перекачивания и расфасовки
во время нанесения ЛКМ
1. Теоретические основы

BU FC / HL
Параметры способствующие
пенообразование
механичкеские процессы (диспергирование, перемешивание, перекачивание, расфасовка)
эмульсии / связующие стабилизированы эмульгаторами
добавки (смачивающие вещества, диспергаторы, загустители, выравниватели, спецдобавки для поверхности, ......)
другие составляющие ЛКМ (сорастворители, пигменты, наполнители, ...)
способ нанесения (валик, кисть, занавес, циркуляция, печатание, ...)
пористая поверхность подложки
1. Теоретические основы

BU FC / HL
Отрицательный эффект пены на
Производство ∙ нет оптимальной загрузки реакторов
∙ нет эффективного диспергирования
∙ невозможно загружать все составляющие ЛКМ в необходимом количестве
Нанесение ∙ образование кратеров
∙ уменьшение защитных свойств покрытия
∙ уменьшение глянца и прозрачности
∙ отрицательный эффект на выравнивание
∙ печатание с избытком материала
Визуальный эффект
∙ отрицательный оптический внешный вид
1. Теоретические основы

BU FC / HL
1. Теоретические основы
Воздушные пузырки в воде
Закон Стока
V - скорость сплыва
R - радиус пузыря
η - вязкость окружающей жидкости

BU FC / HL
1. Теоретические основы
Воздушные пузырки
в ПАВ содержащейся воде
ламель с двойным слоем ПАВ
слой ПАВ на поврхности
свободные ПАВ (образование мицеллы)
стабилизированный
ПАВами пузырёк

BU FC / HL
1. Теоретические основы
Деформация пузырков
Эффект дренажа/ отвода воды
пузырки приближаются друг к другу, уменьшается расстояние между двумя пузырками
вода стремится в те места, где свободно, т.е. расстояние между пузырками еще уменьшается
в местах малого расстояния- высокое поверхностное натяжение, где свободное пространство- низкое поверхностное натяжение
отталкивание между пузырками растет
создание состояния равновесия

BU FC / HL
1. Теоретические основы
Изменение сферической пены в полиэдрическую пену
Деформация пузырков

BU FC / HL
1. Теоретические основы
из- за дренажнего эффекта внутри ламели два слоя приближаются друг к другу
электростатическое равновесие помешает разрущению ламели
монослои в состояние равновесия
Электростатическое отталкивание

BU FC / HL
1. Теоретические основы
растягивание ламели вызывает недостатка ПАВ в некоторых местах
неравномерное поверхностное натяжение
миграция ПАВ для достижения равномерного поверхностного натяжения (эффект «Marangoni»)
Эффект «Marangoni»

BU FC / HL
1. Теоретические основы
Эластичность по Гиббсу (Gibb‘s)
растяжение ламели вызывает уменьшение концентрации ПАВ, т.е. более высокое поверхностное натяжение
более высокое поверхностное натяжение приводит к стабилизации пузырка
неравномерное распределение ПАВ вызывает эффект «Marangoni», т.е. самостоятельное выравнивание концентрации
Показатели HLB HLB = гидрофил- липофильный баланс полярный неполярный
Для сравнения: вода = 20; парафин = 0

BU FC / HL
1. Теоретические основы
Деструкция двойного слоя ламели

BU FC / HL
1. Теоретические основы
вещества, которые разрушают пену или припятствуют пенообразованию
вещества, которые действуют физическим путем, а не химическим
вещества, которые не совместимы с теми системами, где нужно гасить пену
Пеногасители это ....

BU FC / HL
1. Теоретические основы
вхождение в двойной слой ламели и разрушение пузырка
должен иметь правильный размер частиц для вхождения в ламелу
распределение по поверхности ЛКМ
абсорбция молекул ПАВ внутри ЛКМ
Эффективные пеногасители менее совместимы,
совместимые пеногасители менее эффективны
Несмотря на это:
нужно найти правильное равновесие между совместимостью и эффективностью
Требования к пеногасителям

BU FC / HL
1. Теоретические основы
Определения
Пеногаситель
действуют на поверхности, а не внутри ЛКМ
разрушают пену на поверхности
Деаэратор
действует внутри системы ЛКМ
приводит к укрупнению пузырков
способствует подплыву пузырков к поверхности

BU FC / HL
1. Теоретические основы
перемещение активных веществ к поверхности, распределение по поверхности и препятствие образования слоя ПАВ, вхождение в ламелу
абсорбция молекул ПАВ и вхождение в двойной слой ламеля
отрегулирование степени эмульгирования (совместимости) пеногасителя в системе и облегчение расределения пеногасителя по поверхности
отрегулирование вязкости и предотвращение сепарации, засорения
Состав пеногасителя
* иногда масла с двойной функцией: носитель и гидрофобное составляющее

BU FC / HL
Влияние на действие пеногасителя
1. Теоретические основы
1. Теоретические основы
Пено-
гаситель
тип рецептуры
тип связующего
растворители
смагчивающие агенты
Dispersants
Комплексная система
связующего/ эмульгатора
способ нанесения
перемешивание / диспергирование
хранение
вязкость

BU FC / HL
Влияние со стороны пеногасителя
1. Теоретические основы
1. Теоретические основы
Пено-
гаситель
выравнивание
глянец /замутнение
Поверхностное натяжение
Свойства пленки
(кратера, булавочное отверстие, fisheyes и др.)
сепарация
Содержание воздуха

BU FC / HL
Без пеногасителя образование кратеров после нанесения из- за неразрушения пузырков пеногасителем
С пеногасителем образование кратеров из- за несовмес- тимости пеногасителя с системой ЛКМ
1. Теоретические основы
Равновесие
Проблема
:
дефекты при выравнивании
Чем больше совместимость пеногасителя с системой ЛКМ,
тем меньше он эффективен (и наоборот)
Дефекты выравнивания прежде всего являются результатом
несовместимости пеногасителя с системой ЛКМ
?
Выбор
выравнивающего
агента
,
который
отстраняет
дефекты
или
выбор
п
еногасителя
,
который
эффективен
и
совместим

BU FC / HL
3. Экспериментальные данные
Оборудование для испытания
Red Devil
b = вес оразца после вибрации
a = вес образца (без вибрации)
Кухонный «комбайн»
или «Hobbart Mixer“
для высоковязких систем
типа строительных растворов,
паст
Дисольвер
Для более низковязких
систем
(3 мин. при 2000- 3000 об.;
1 min. ждать; измерить)

BU FC / HL
3. Экспериментальные данные
Оборудование для испытания
Испытание перекачиванием
Для печатных красок, постоянно перекачиваемых
материалов
Испытание Osterizer

BU FC / HL
3. Экспериментальные данные
Испытания
различными способами нанесения
нанесение на стекло/ спецбумагу
определение физических параметров: глянец, оценка поверхности
нанесение валиком
нанесение кистью
нанесение распылением

BU FC / HL
Поведение различных типов пеногасителей под влиянием сдвига
3. Экспериментальные данные

BU FC / HL
3. Экспериментальные данные
Влияние различных типов связующего

BU FC / HL
3. Экспериментальные данные
Влияние типа эмульгатора

BU FC / HL
3. Экспериментальные данные
Влияние производственных условий

BU FC / HL
3. Экспериментальные данные
Влияние
типа диспергирующей добавки
тип рецептуры: высоко глянцевая краска; на основе карбоксилированного
акрилового связующего
ОПК: 15 %
Содержание полимера: 32 %

BU FC / HL
3. Экспериментальные данные
Взаимосвязь
совместимости и эффективности

BU FC / HL
3. Экспериментальные данные
Взаимосвязь
совместимости и эффективности

BU FC / HL
3. Экспериментальные данные
Пеногашение
прозрачный лак

BU FC / HL
4. Выбор продукта
Литература фирмы
общая брошюрка ассортимента добавок фирмы
специальная литература для отдельных групп химдобавок :
теория, механизм действия, рекомендации и т.п
Рекомендации пеногасителей
(на основе опытных данных своей лаборатории)
Таблицы «Рекомендации пеногасителей»
► Сводная таблица (химический состав, основные области применения) ► Таблица: Строительные ЛКМ и пастообразные стройматериалы
► Таблица: Сухие строительные смеси
► Таблица: Промышленные покрытия, печатные краски
► Таблица: Клеющие составы, очистители и пр.
Таблица «Рекомендации пеногасителей в зависимости от типа полимерного связующего определенного производителя и области применения»
выше 260 типов полимерных связующих (по торговым маркам)
от 39 различных производителей

BU FC / HL
4. Выбор продукта
«Таблицы рекомендаций пеногасителей»
► Сводная таблица

BU FC / HL
4. Выбор продукта
«Таблицы связующих»
рекомендации конкретных типов пеногасителей AGITAN для конкретного типа связующего определенного производителя в зависимости от области рименения ЛКМ