Správy z priemyslu
Prehľad odvetvia · Chémia povlakov
Vysvetlenie aditív do náterov: Funkčná chémia za vysokovýkonnými nátermi
Každý vysoko výkonný náter sa spolieha na malú, ale silnú skupinu látok známych ako náterové prísady . Tieto funkčné prísady len zriedka presahujú niekoľko percentuálnych bodov celkovej hmotnosti receptúry, napriek tomu určujú, či hotový náter odoláva korózii, udrží si farbu pod slnečným žiarením, rozprestrie sa rovnomerne po podklade alebo prežije roky vonkajšieho vystavenia bez popraskania. Pre výrobcov, ktorí vyrábajú nátery vo veľkom, je pochopenie toho, ako sa tieto prísady správajú vo výrobnej dávke, rovnako dôležité ako výber správneho živicového systému.
Prečo sú prísady do náterov dôležité vo výrobe
Na výrobnej linke samotná surová živica, pigmentová pasta a rozpúšťadlo len zriedka vytvárajú povlak, ktorý spĺňa komerčné špecifikácie. Viskozita sa počas skladovania mení, pigmenty sa usadzujú v sudoch, pri vysokorýchlostnej disperzii sa tvorí pena a pri aplikačných skúškach sa objavujú defekty filmu. Balíky aditív sú špeciálne navrhnuté tak, aby napravili tieto problémy vo výrobnej fáze predtým, ako sa produkt dostane do striekacej pištole alebo valca zákazníka.
Dobre navrhnutý balík aditív sa testuje nielen v laboratórnych kadičkách, ale aj v reálnych podmienkach miešania, vrátane vysokošmykovej disperzie, tónovania, balenia a skladovania pri predĺžených regáloch pri rôznych teplotách. Toto je miesto, kde skúsenosti s formuláciou oddeľujú náter, ktorý funguje konzistentne vsádzku po dávke, od náteru, ktorý nepredvídateľne zlyhá na poli.
Štyri náterové systémy vyrobené v mierke
Nátery sa vo všeobecnosti vyrábajú v štyroch hlavných systémoch, z ktorých každý vyžaduje osobitnú aditívnu stratégiu. Nižšie uvedená tabuľka uvádza, ako sa tieto systémy líšia v správaní sa pri vytvrdzovaní, environmentálnom profile a typickom výrobnom výstupe.
| Náterový systém | Vytvrdzovací mechanizmus | Typický čas vytvrdzovania | Profil VOC | Primárne potreby doplnkových látok |
| Náter na báze rozpúšťadla | Odparovanie rozpúšťadla | 30 minút – 2 hodiny | Vysoká | Vyrovnávacie prostriedky, prostriedky proti usadzovaniu |
| Náter na vodnej báze | Koalescencia vyparovania vody | 1 – 4 hodiny | Nízka | Zahusťovadlá, odpeňovače, koalescenčné činidlá |
| Práškové lakovanie | Tepelný tok taveniny a zosieťovanie | 10-20 minút (pečenie) | nula | Promótory toku, odplyňovacie činidlá |
| Povlak vytvrdzovaný UV žiarením | Fotoiniciovaná polymerizácia | Sekundy až desiatky sekúnd | Veľmi nízka | Fotoiniciátory, nivelačné prostriedky |
Výrobcovia vyrábajúci vo viacerých systémoch zvyčajne udržiavajú samostatné zásoby prísad, pretože odpeňovač optimalizovaný pre emulziu na vodnej báze sa bude správať odlišne v alkydovej matrici na báze rozpúšťadla alebo v práškovej živicovej matrici.
Kategórie základných aditív používaných vo výrobných receptúrach
Dispergátory
Znížte povrchovú energiu na pigmentových časticiach, aby zostali oddelené, a nie aby sa po mletí opäť zhlukovali. Dispergačné činidlá na báze polykarboxylátov a polyuretánov sú bežné v závislosti od polarity pigmentu a kompatibility živice.
Modifikátory reológie
Ovládajte, ako sa povlak správa v pokoji a pri šmyku. Asociatívne polyuretánové zahusťovadlá a organoílové reologické činidlá udržujú pigmenty suspendované v plechovke a zároveň umožňujú hladkú aplikáciu.
Odpeňovače
Rozložte vzduchové bubliny vznikajúce pri vysokorýchlostnom miešaní a aplikácii. Odpeňovače na báze silikónu pôsobia rýchlo, ale pri predávkovaní môžu spôsobiť povrchové krátery; odpeňovače na báze minerálnych olejov sú miernejšie a kompatibilnejšie so širším rozsahom živíc.
Biocídy a konzervačné látky
Chráňte receptúry na vodnej báze pred bakteriálnou a plesňovou kontamináciou počas skladovania. Konzervačné látky na báze izotiazolinónu patria medzi najpoužívanejšie konzervačné látky v plechovkách.
UV stabilizátory
Spomaľte degradáciu filmu spôsobenú dlhodobým vystavením slnečnému žiareniu. Bránené amínové svetelné stabilizátory sú často spárované s UV absorbérmi, aby poskytli vrstvenú ochranu proti kriedovaniu a strate lesku.
Nivelačné prostriedky
Znížte povrchové napätie, aby sa mokrý film rovnomerne rozprestieral, čím sa eliminujú stopy po štetci a textúra pomarančovej kôry. Polysiloxánové a akrylové vyrovnávacie prostriedky vytvárajú rôzne charakteristiky toku v závislosti od podkladu.
Koalescenčné činidlá
Umožnite časticiam polyméru v latexových systémoch na vodnej báze spojiť sa do súvislého filmu pri nižších aplikačných teplotách, čo je rozhodujúce pre nátery aplikované v chladnejšej výrobe alebo v podmienkach na pracovisku.
Zmáčadlá
Zlepšite zmáčanie podkladu na náročných povrchoch, ako je galvanizovaná oceľ alebo zaolejovaný kov, čím sa znižuje riziko vzniku rybích očí a slabá priľnavosť počas prvého prechodu náteru.
Typické rozsahy dávkovania aditív vo výrobných receptúrach
| Typ aditíva | Typické dávkovanie | Formula Fáza pridaná | Kontrola bežnej funkcie |
| Dispergátor | 0,3 % – 1,5 % | Fáza mletia pigmentu | Jemnosť častíc (Hegmanovo meradlo) |
| Zahusťovadlo | 0,2 % – 1,0 % | Fáza spustenia | Viskozita (Brookfield / ICI) |
| Odpeňovač | 0,05 % – 0,5 % | Fáza brúsenia a spúšťania | Výška peny po šmykovej skúške |
| Biocíd | 0,1 % – 0,3 % | Konečná fáza miešania | Mikrobiálny provokačný test |
| UV stabilizátor | 0,5 % – 2,0 % | Fáza premixu živice | QUV zrýchlené zvetrávanie |
| Nivelačný prostriedok | 0,1 % – 0,8 % | Konečná fáza miešania | Kontrola vyťahovacieho panelu |
Tieto rozsahy sa líšia v závislosti od chémie živice, cieľovej úrovne lesku a spôsobu aplikácie, a preto sú pred schválením šarže na balenie nevyhnutné skúšky formulácií na miešačkách vo výrobnom meradle.
Vo vnútri výrobného procesu
Surovinové zdroje
Živice, pigmenty a prídavné chemikálie sa získavajú podľa pevných špecifikácií, pričom prichádzajúce šarže sa pred vstupom do výroby kontrolujú na viskozitu, pH a obsah pevných látok.
Vysokošmyková disperzia
Pigmentové pasty sa melú pri kontrolovanej šmykovej rýchlosti a teplote, aby sa dosiahla cieľová jemnosť častíc a zároveň sa zabránilo nadmernému hromadeniu tepla, ktoré by mohlo degradovať citlivé prísady.
Let-Down a Blending
Zvyšná živica, rozpúšťadlo alebo voda a funkčné prísady sa pridávajú postupne za miešania s nízkym strihom, aby sa chránili odpeňovače a modifikátory reológie pred stratou účinnosti.
Testovanie kontroly kvality
Každá šarža sa pred uvoľnením skontroluje vzhľadom na viskozitu, lesk, zhodu farieb, čas schnutia a priľnavosť, pričom vzorky sa uchovávajú pre budúce použitie.
Plnenie a balenie
Schválené šarže sa presúvajú na automatizované plniace linky, kde sa monitoruje presnosť hmotnosti náplne a tesnenie nádob, aby sa zabránilo vniknutiu vlhkosti alebo predčasnému odlupovaniu kože.
Sledovateľnosť šarže
Každý kontajner je kódovaný na špecifickú výrobnú dávku, čo umožňuje plnú spätnú vysledovateľnosť k šarži surovín v prípade technického dotazu alebo vyšetrovania výkonu.
Podpora formulácií pre projekty vlastných náterov
Okrem štandardných produktových radov tímy formulácií často spolupracujú s projektovými inžiniermi na úprave balíkov aditív pre špecifické aplikačné podmienky – vlhké pobrežné prostredie, priemyselné zariadenia s vysokou teplotou alebo substráty, ktoré sa ťažko zmáčajú, ako je eloxovaný hliník alebo recyklované plasty. Tento proces zvyčajne zahŕňa niekoľko kôl malých sérií skúšok pred škálovaním na plný objem výroby, čo umožňuje jemne doladiť úroveň lesku, rýchlosť sušenia a tvrdosť filmu podľa cieľovej špecifikácie.
Karty technických údajov, karty bezpečnostných údajov a pokyny pre aplikáciu sa zvyčajne vydávajú spolu s každou konečnou receptúrou a poskytujú následným aplikátorom jasné usmernenia o odporúčanej hrúbke filmu, intervaloch medzi nátermi a požiadavkách na prípravu povrchu.
Odvetvia spoliehajúce sa na pokročilé receptúry náterov
Architektonická konštrukcia
Nátery na vonkajšie steny formulované pre odolnosť voči poveternostným vplyvom, odolnosť voči alkáliám a dlhodobú stálosť farby.
Automobilové komponenty
Rýchlotvrdnúce systémy určené na zachovanie vysokého lesku a odolnosti voči odletujúcim kamienkom na kovových a plastových častiach.
Námorné a pobrežné štruktúry
Antikorózne nátery navrhnuté tak, aby odolali nepretržitej soľnej hmle a mechanickému oderu.
Priemyselné zariadenia
Ochranné nátery formulované pre chemickú odolnosť a tepelnú odolnosť na povrchoch strojov.
Drevo a Nábytok
Číre a pigmentované povrchové úpravy vyvažujú pružnosť filmu s odolnosťou proti poškriabaniu a škvrnám.
Baliace substráty
Rýchloschnúce nátery s nízkym zápachom vhodné pre vysokorýchlostné tlačové a baliace linky.
Často kladené otázky týkajúce sa formulácie
Ako prísady do náterov ovplyvňujú trvanlivosť?
Modifikátory reológie a konzervačné látky sú dva typy prísad, ktoré sú priamo spojené so stabilitou pri skladovaní. Správny výber zahusťovadla zabraňuje usadzovaniu pigmentu počas skladovania, zatiaľ čo dávkovanie biocídu zabraňuje mikrobiálnemu znehodnoteniu v prípravkoch na báze vody uchovávaných v skladových podmienkach dlhší čas.
Prečo dva nátery s rovnakou živicou fungujú odlišne?
Chémia živice určuje základné vlastnosti filmu, ale aditívny výber určuje, ako konzistentne sa tieto vlastnosti dosiahnu počas aplikácie. Dve receptúry postavené na identickej živici môžu vykazovať rôzny prietok, lesk a mieru defektov čisto na základe typu aditíva a dávkovania.
Dajú sa balíčky aditív prispôsobiť rôznym klimatickým podmienkam?
áno. Hladiny koalescenčného činidla, modifikátory rýchlosti schnutia a zaťaženie UV stabilizátorom sa bežne nastavujú na základe cieľovej klímy, pretože vlhkosť a intenzita slnečného žiarenia priamo ovplyvňujú tvorbu filmu a dlhodobú trvanlivosť.
Čo spôsobuje chyby súvisiace s penou počas výroby?
Miešanie s vysokým strihom, najmä v systémoch na báze vody, vnáša do receptúry vzduch. Bez vhodne dávkovaného odpeňovača sa vzduch počas aplikácie zachytí ako dierky alebo krátery vo vysušenom filme.
Ako sa testuje kompatibilita aditív pred hromadnou výrobou?
Najprv sa uskutočnia skúšky v malých dávkach, pričom sa vyhodnotia lesk, vyrovnanie a priľnavosť panelov na stiahnutie. Až potom, čo tieto testy potvrdia stabilný výkon, je receptúra prispôsobená na plný objem výroby.
Zabezpečenie kvality za každou šaržou
Konzistentný výkon aditív závisí od kontrolovaného skladovania surových aditívnych chemikálií, presného dávkovania počas výroby a opakovateľných postupov miešania na smeny. Laboratóriá podporujúce výrobu zvyčajne udržiavajú zariadenia na meranie viskozity, testovanie lesku, zrýchlené zvetrávanie a krížové testovanie adhézie, čo umožňuje overenie každého zloženia podľa jeho pôvodnej špecifikácie pred odoslaním.
Táto kombinácia presnej kontroly surovín a systematického testovania je to, čo umožňuje, aby zloženie náteru poskytovalo rovnaký výkon filmu, či už je aplikovaný na malom testovacom paneli alebo v rámci celej výrobnej série.
