Formułowanie receptur farb i tynków silikonowych

VI Seminarium Spektrochemu
Optymalizacja jakościowa i cenowa technologii wytwarzania wodorozcieńczalnych farb i tynków dyspersyjnych
Formułowanie receptur farb i tynków
silikonowych
Czeladź, 20 listopada 2014
Silikonowe,… emulsje, żywice, tynki, farby
• założenie: tynk silikonowy lepszy jakościowo od tynku akrylowego pod względem:
• odpychania wody
• przepuszczalności pary wodnej
• tendencji do brudzenia się
• brak jednoznacznej terminologii w normach na temat tynków i farb silikonowych
• zwykle farby i tynki silikonowe na rynku są gorsze od farb i tynków akrylowych
• określenie żywica silikonowa jest niepoprawne przy nazywaniu emulsji silikonowych
• wybór emulsji silikonowej jest zwykle przypadkowy, na podstawie rekomendacji dostawcy
surowców lub po cenie zakupu
• właściwości emulsji silikonowych i ich efektywność działania zależy od:
• ciężaru cząsteczkowego
• wielkości cząstki i rodzaju emulgatora
• oddziaływania cząstek silikonu na cząstki dyspersji polimerowej
2
VI Seminarium Spektrochemu
Czeladź, 20.11.2014
Silikony, silany, siloksany…
Nazewnictwo w zależności od podstawienia atomu krzemu
3
VI Seminarium Spektrochemu
Czeladź, 20.11.2014
Zachowanie się powłok emulsji silikonowych
Emulsja silikonowa nr
Ocena po 24 h od nałożenia
1
Wyschnięta, brak odlepu, wytrzymała mechanicznie
2
Wyschnięta, brak odlepu, miękka powłoka, brak
wytrzymałości mechanicznej
3
Wykazuje odlep, łuszczy się
4
Wyschnięta, brak odlepu, wytrzymała mechanicznie
5
Nie wyschnięta
6
Wyschnięta, brak odlepu, miękka powłoka, brak
wytrzymałości mechanicznej
7
Wykazuje odlep, łuszczy się
Wyniki oznaczeń własności powłok emulsji silikonowych nałożonych na płytki szklane
4
VI Seminarium Spektrochemu
Czeladź, 20.11.2014
Badania tynków silikonowych
Przepuszczalność wody przez wyprawy
• tynki akrylowe i silikonowe rynkowe
0,6
0,5
0,4
Producent 1 tynk akrylowy
Producent 1 tynk silikonowy
Producent 2 tynk akrylowy
Producent 2 tynk silikonowy A
Producent 2 tynk silikonowy B
kat. W2 (średnia)
2
0,5
wody, kg/(m • h )
Współczynnik przepuszczalności .
kat. W1 (duża)
0,3
0,2
0,115
0,143
0,062
0,145
0,085
0,1
0,0
kat. W3 (mała)
5
VI Seminarium Spektrochemu
Tynki
Czeladź, 20.11.2014
Formułowanie receptur tynków i farb
silikonowych
• tynkiem wyjściowym jest tynk dyspersyjny oparty o spoiwo akrylowe
• farbą wyjściowa jest farba dyspersyjna akrylowa
• modyfikacje prowadzi się dokładając emulsję silikonowa w ilości 5, 10, 15, 20, 30%, itd.
(procent w przeliczeniu na dyspersję polimerową)
• wyregulowanie suchej pozostałości
• przeprowadzenie pełnych badań i kalkulacji cenowych
• wyciągnięcie wniosków
• wybór odpowiedniej formulacji
6
VI Seminarium Spektrochemu
Czeladź, 20.11.2014
Badania tynków silikonowych
Przepuszczalność wody przez wyprawy
• tynki silikonowe przygotowane w laboratorium Spektrochemu do badan emulsji silikonowych
0,7
Wyprawa bazowa.
Bez emulsji silikonowej
0,6
kat. W1 (duża)
0,5
2
0,5
wody, kg/(m • h )
Współczynnik przepuszczalności .
0,686
kat. W2 (średnia)
0,587
0,478
0,4
0,261
0,252
0,3
0,091
0,283
0,2
0,248
0,1
kat. W3 (mała)
0,0
0
1
2
3
4
5
6
7
Emulsje silikonowe
Tynki silikonowe. Modyfikacje +30% emulsji silikonowej w stosunku do dyspersji polimerowej
7
VI Seminarium Spektrochemu
Czeladź, 20.11.2014
Badania tynków silikonowych
Przepuszczalność pary wodnej przez wyprawy
• tynki silikonowe przygotowane w laboratorium Spektrochemu do badan emulsji silikonowych
V2 (średni)
2
Przepuszczalność pary wodnej, g/m
•
d .
150
100
98,8
99,8
107
97,5
88,2
103
91,4
65,6
50
0
0
1
2
3
4
5
6
7
Emulsje silikonowe
Tynki silikonowe. Modyfikacje +30% emulsji silikonowej w stosunku do dyspersji polimerowej
8
VI Seminarium Spektrochemu
Czeladź, 20.11.2014
Badania farb silikonowych
Przepuszczalność wody przez powłoki
• farby silikonowe przygotowane w laboratorium Spektrochemu do badań emulsji silikonowych
Dyspersja 1 + 15% emulsji
Dyspersja 1 + 30% emulsji
Dyspersja 5 + 30% emulsji
Bez dyspersji (sama emulsja)
Bez emulsji (dyspersja 1)
Bez emulsji (dyspersja 5)
Współczynnik przepuszczalności
2
0,5
wody, kg/(m • h )
.
0,5
0,4
0,237
0,40
0,19
0,19
0,3
0,44
kat. W2 (średnia)
0,15
0,279
0,268
0,07
0,032
0,13
0,239
0,2
0,042
0,1
0,069
0,0
Emulsja nr 22
Bez emulsji
4 4
Emulsja nr
55
Emulsja nr
kat. W3 (mała)
Farby silikonowe. Modyfikacje +15% i +30% emulsji silikonowej w stosunku do dyspersji polimerowej
9
VI Seminarium Spektrochemu
Czeladź, 20.11.2014
Badania farb silikonowych
Odporność powłok na szorowanie na mokro
• farby silikonowe bez dyspersji polimerowej
50
47 cykli
liczba posuwów, cykli .
40
30
20
Wyschnięta, brak odlepu,
miękka powłoka, brak
wytrzymałości mechanicznej
Wyschnięta, brak odlepu,
wytrzymała mechanicznie
21 cykli
Nie wyschnięta
10
5 cykli
0
2
4
5
Emulsje silikonowe
Opisy uzupełniające o zachowanie się powłok emulsji silikonowych po nałożeniu na szkło i ocenie po 24 h
10
VI Seminarium Spektrochemu
Czeladź, 20.11.2014
Badania farb silikonowych
Odporność powłok na szorowanie na mokro
• farby silikonowe na różnych emulsjach silikonowych
6000
> 5000 cykli
> 5000 cykli
> 5000 cykli
> 5000 cykli
5000
liczba posuwów, cykli .
3900 cykli
3400 cykli
4000
3000
2000
Dyspersja 1 +30% emulsji
Dyspersja 5 +30% emulsji
1000
Dyspersja 1 +15% emulsji
0
2
4
5
Emulsje silikonowe
11
VI Seminarium Spektrochemu
Czeladź, 20.11.2014
Badania farb silikonowych
Przepuszczalność pary wodnej
• farby silikonowe bez dyspersji polimerowej
d .
250
226
2
Przepuszczalność pary wodnej, g/m
•
214
200
203
V1 (duży)
150
100
V2 (średni)
50
0
2
4
5
Emulsje silikonowe
12
VI Seminarium Spektrochemu
Czeladź, 20.11.2014
Badania farb silikonowych
Przepuszczalność pary wodnej
• farby silikonowe na różnych emulsjach silikonowych
Dyspersja 1 +30% emulsji
Dyspersja 5 +30% emulsji
Dyspersja 1
Dyspersja 5
Dyspersja 1 +15% emulsji
2
Przepuszczalność pary wodnej, g/m
•
d .
75
60
V2 (średni)
58
45
35,4
32
25,6
22,4
57,8
27
28,7
30
15
V3 (mały)
0
Emulsje silikonowe nr
4 4
13
VI Seminarium Spektrochemu
Bez emulsji
Emulsje silikonowe5 nr 5
Czeladź, 20.11.2014
Wnioski dotyczące formułowania receptur
• podstawowym parametrem jest interakcja dyspersji polimerowej z emulsją silikonową
• do tynków i farb silikonowych wybierać te dyspersje polimerowe, które dają bardzo niskie
przepuszczalności wody przez powłoki
• oceniając emulsje silikonowe badać ich schnięcie na podłożu nie chłonnym
• obalić mity o lepszej przepuszczalności pary wodnej przez tynki silikonowe
• badania tu przedstawione rozszerzyć o badania stabilności farb i tynków w trakcie
przechowywania
• prowadzić badania wpływu wypraw tynkarskich i powłok malarskich na brudzenie się
• pytać producentów o dane dotyczące rozkładu wielkości cząstek i rodzaj stosowanego
emulgatora
14
VI Seminarium Spektrochemu
Czeladź, 20.11.2014
Dziękuję za uwagę!
15
VI Seminarium Spektrochemu
Czeladź, 20.11.2014