Wskaż Lidera Polskiej Chemii













Logo Chemical Online

Inny odcień bieli?

05.01.2007 23:14:24

Sprzedawcy oferują nam coraz szerszy asortyment farb i lakierów; można powiedzieć, że odbiorca w dziale „farby” spotyka się z problemem zbyt dużego bogactwa producentów, nazw, kolorów itp. Twarde warunki polskiego rynku, liczna konkurencja, wymuszają na producentach wyścig w kierunku poprawy jakości przy rozsądnych kosztach wytwarzania. Te dwa parametry (jakość i cena), są dość trudne do pogodzenia, ale z pomocą spieszą dostawcy dodatków. Jedno z branżowych czasopism, w zeszłym roku podało, że liczba oferowanych dla branży surowców przekracza 500. Jest więc w czym wybierać, a działy rozwoju mają „pełne ręce pracy”.

Jakość i koszty
Spójrzmy najpierw na skład typowych farb wodnych produkowanych nie tylko w Polsce:
O podstawowych parametrach farb wodnych decydują oczywiście wszystkie składniki, ale w największym stopniu są to: dyspersja i biel tytanowa. Tak się składa, że w zdecydowanej większości formulacji te dwa surowce są najbardziej kosztotwórcze. Nic dziwnego, że głównie tutaj producenci farb szukają oszczędności. Czy jest to możliwe przy zachowaniu optimum jakościowego? Postaramy się udowodnić, że jest.
Wymieńmy najważniejsze parametry farb wodnych opisane przez normy PN-C-81913:1998, PN-EN ISO 11998:2002, PN- 86/C- 81555, PN – 89/ C - 81536. Oto one:
Zatrzymajmy się dłużej na parametrach „błękitnych”, w znacznym stopniu zależnych od zawartości bieli tytanowej. Zdolność krycia farby jest jednym z ważniejszych czynników decydujących o jej jakości. Jest ona normalizowana przez PN – 89/ C- 81536 oraz DIN 53778-3, charakteryzuje ją różnica w pomiarze luminacji białej farby naniesionej na czarne podłoże i luminacji białego podłoża. Można powiedzieć, że stosunek tych dwóch składników wyrażony w procentach, nazywany często kontrastem, jednoznacznie określa możliwości krycia farby. O sile krycia decydują następujące czynniki:

• Współczynniki załamania światła składników farby (polimer, pigment, wypełniacze)
• Wielkość cząstek ww. składników
• PVC , (SOP), stężenie objętościowe pigmentu
• Stopień zdyspergowania pigmentu, wypełniaczy.
To wyjaśnia dlaczego biel tytanowa (n = 2,5) decyduje o możliwościach kryjących farby. Od wielu lat możliwości kryjące farb poprawia się poprzez optymalizację działania TiO2 . Ogromną rolę odgrywają tutaj strącane krzemiany, w tym głównie krzemiany glinu. Właśnie takim produktem jest Alnasil P 95.


Alnasil P 95
informacje podstawowe
• Nazwa handlowa ALNASIL P 95
• Nazwa chemiczna krzemian glinu, syntetyczny.
• Zastosowanie wzmacniacz działania bieli tytanowej
• Producent IQE, Hiszpania
• Dostawca Rettenmaier Polska Sp. z o.o.

Produkcja Alnasilu P 95
Produkt powstaje podczas następującej reakcji chemicznej:
Na2SiO3 + Al2(SO4)3 + H2SO4 → (Na2O)x(Al2O3)y(SiO2)z + Na2SO4 + H2O

Można odnieść wrażenie, że proces produkcyjny nie jest skomplikowany, (produkty uboczne – woda, siarczan(VI) sodu łatwo można oddzielić), jednak otrzymanie suchego i czystego krzemianu glinu, będące ważniejszym etapem całości nie jest wcale łatwe. Powstaje on jak widzimy w postaci mieszanej soli i zawartość tlenku sodu jest jednym z parametrów charakteryzujących gotowy produkt.
Dane techniczne Alnasilu P 95
Skład chemiczny:
• SiO2 82,0%
• Al jako Al2O3 9,5 %
• Na jako Na2O 8,1%

Alnasil P 95 jest więc substancją bardzo białą, o wysoko rozwiniętej powierzchni i drobnej frakcji. Jak przystało na krzemian jest odporny chemicznie. Po wprowadzeniu do wody daje lekko zasadowy odczyn. Współczynnik załamania światła jest stosunkowo niewielki, n = 1,46, co pozwala na ulokowanie Alnasilu P 95 w grupie wypełniaczy o działniu silnie matującym. Przynależność tę określają normy DIN 55943, 55945; definiują one pigmenty jako takie substancje, dla których współczynnik załamania światła n > 1,70. Dla porównania TiO2, rutyl ma n = 2,55.
Przyjrzyjmy się jeszcze strukturze i kryształom Alnasilu P 95 ponieważ jest to klucz do wyjaśnienia jego ciekawych właściwości wykorzystywanych z takim powodzeniem przez producentów farb.
Jak działa Alnasil 95 w farbie?
• Wszystkie aglomeraty Alnasilu P 95, większe o średnicy 6 μm i mniejsze o średnicy ok. 20 nm, dyspergują, („rozpychają”) cząstki bieli poprawiając przede wszystkim krycie i białość.
Jak zmieniają się zdolności krycia farb przedstawia wykres poniżej (dyspersja na bazie polioctanu winylu). Kształt krzywych jest tu bardzo podobny, wyraźny spadek obserwujemy przy zawartości 50% Alnasilu P 95 względem bieli tytanowej. Najbardziej obiecująco wygląda poprawa krycia przy wysokim PVC = 70, co wynika z większej zawartości TiO2 , a tym samym większej relatywnie ilości Alnasilu P 95. Zamiana większej ilości bieli tytanowej (powyżej 50%) daje wyraźny spadek krycia.

• Wysoki stopień białości Alnasilu P 95 umożliwia poprawę białości w gotowych wyrobach.

Wykres na następnej stronie przedstawia zmiany białości farb, w których sukcesywnie zamieniano biel tytanową na Alnasil P 95 (dyspersja na bazie polioctanu winylu). Wskazując optimum tylko na bazie wykresu wybralibyśmy 50%, chociaż dla farb o PVC wyższym niż 70 stopień białości stale rośnie w miarę wprowadzania Alnasilu P 95.
• Duża powierzchnia, kształt aglomeratów Alnasilu P 95, sprawiają, że jest on doskonałym czynnikiem matującym. Daje homogenicznie matową powierzchnię
• Alnasil P 95 będąc substancją o tak silnie rozwiniętej powierzchni ma także wpływ na własności reologiczne. Upraszczając trochę zagadnienie, można stwierdzić, że dodawanie coraz większych ilości Alnasilu P 95 będzie zagęszczało w niewielkim stopniu farbę.
• Alnasil P 95 stabilizuje układ i wyraźnie opóźnia proces sedymentacji.

Alnasil P 95 a odporność na szorowanie na mokro
Pisząc o jakości farb wodnych nie sposób pominąć tego zagadnienia, zwłaszcza, że pojawia się ono w formie pytania podczas dyskusji o wprowadzeniu do układów Alnasilu P 95. Duża powierzchnia i wysoka wartość absorpcji DBP (dibutylphtalate) sugerują, że wzbogacanie farby coraz większą zawartością Alnasilu spowoduje spadek odporności na szorowanie na mokro, czyli zmniejszenie trwałości wymalowań. Dokładne testy pokazują jednak, że znacznie większy wpływ odporność na szorowanie ma typ i jakość środka wiążącego. Wykres poniżej przedstawia jak zmienia się odporność na szorowanie w zależności od typu dyspersji i rodzaju bieli tytanowej oraz oczywiście zawartości krzemianu glinu, którym zastępujemy biel tytanową.

- Krzywe niebieska i czerwona odpowiadają farbom z dyspersją na bazie polioctanu winylu jako środkiem wiążącym i bielą tytanową, odpowiednio, o średniej i wysokiej modyfikacji powierzchniowej.
- Krzywe zielona i fioletowa odpowiadają farbom z dyspersją styrenowo – akrylową, odpowiednio, o wysokiej i średniej modyfikacji powierzchniowej.
Zmiana odporności na szorowanie w miarę wzrostu zawartości Alnasilu P 95 jest w każdym z opisanych wykresem przypadków podobna, zwiększenie ilości krzemianu powyżej 25% względem bieli powoduje wzrost ścieralności. Jednak znacznie większy wpływ ma rodzaj użytej dyspersji i bieli tytanowej. Można powiedzieć, że wspomniane 25% jest absolutnie „bezpieczną” ilością dla badanego układu. Oczywiście omawianie każdego parametru farby osobno nie jest dobrym rozwiązaniem, więc spróbujmy dokonać podsumowania.

Zastosowanie Alnasilu P 95
Syntetyczny krzemian glinu, jakim jest Alnasil P 95 zaliczany jest do grupy wypełniaczy. Jednak nie jest to zwykły wypełniacz ponieważ dodawany do farb jako częściowy zamiennik bieli tytanowej poprawia najważniejsze parametry takie jak:
- krycie
- białość

Alnasil P 95 jest także doskonałym środkiem matującym.
Największym obszarem zastosowań są oczywiście wodne farby dyspersyjne. W dobie niekonwencjonalnych rozwiązań i wymagających odbiorców, daje szerokie możliwości uzyskania produktu o świetnych parametrach, a przy okazji atrakcyjnym kosztorysie, ponieważ zamiana każdej ilości drogiej bieli tytanowej na Alnasil P 95 oznacza oszczędności. Warto wspomnieć także o innych zaletach zastosowania krzemianu glinu. Jego dodatek może poprawić właściwości reologiczne farb oraz wzmocnić warswę farby po wyschnięciu. Przedłuża to trwałość wymalowań. Obecność Alnasilu P 95 pozwala nawet na przedłużenie okresu składowania gotowych wyrobów gdyż działa on jako stabilizator i środek przeciwdziałający sedymentacji.
Dodawanie Alnasilu P 95 jako extendera bieli tytanowej nie musi oznaczać przecież jej redukcji, a może być ciekawym sposobem na podniesienie jakości końcowego wyrobu.

Jak dozować?
Pokazane wyżej wyniki testów dotyczyły poważnych redukcji bieli tytanowej, jako podstawowego białego pigmentu stosowanego w typowych układach wodnych. Biorąc pod uwagę różne formulacje, także takie, które odpowiadają farbom o wysokich PVC i zawierają niewiele dyspersji (czasem mniej niż 5%), należy uzupełnić wnioski i dokonać korekty w wielkości przedziału stosowania Alnasilu P 95. Wysoka wartość absorpcji DBP determinuje tutaj stosowanie więcej niż 5% wagowo Alnasilu P 95 w formulacji. Właśnie 5% limit , sugerowany przez producenta Alnasilu P 95, wynika z możliwości oddziaływania na siebie dużej powierzchni drobin krzemianu oraz polimeru. Zjawisko adsorpcji może spowodować zmiany powierzchniowe, ujawniające się czasami w postaci mikropęknięć. Oddziaływanie powierzchni krzemianu na polimer zależy od PVC farby, rodzaju dyspersji, warunków zewnętrznych . Firma IQE na podstawie wieloletnich doświadczeń podaje 5% jak granicę absolutnie bezpiecznego stosowania krzemianu. Jesteśmy jednak pewni, że limit ten jest czasami przekraczany. Łącząc powyższy determinant z danymi z wykresów 1 i 2 mamy odpowiedź na pytanie ile Alnasilu P 95 dodać? Uzupełnijmy to o informację - w którym momencie mieszania? Odpowiedź jest prosta – najlepiej na początku, przed bielą tytanową i dyspersją - pozwoli to na dokładną homogenizację całości i na uruchomienie wszystkich zalet Alnasilu P 95.

Inne obszary zastosowań…
To między innymi farby rozpuszczalnikowe. Działanie Alnasilu P 95, podobnie jak w układach wodnych, krótko charakteryzujemy jako wzmocnienie działania bieli. Podobnie jak w układach wodnych Alnasil poprawia krycie i białość oraz działa jako dodatek matujący. Bardziej widoczne jest tutaj działanie zagęszczające Alnasilu i antysedymentacyjne. Na podstawie wielu obserwacji można zauważyć, że przyśpiesza także schnięcie.
Podsumowanie
Alnasil P 95 znajduje zastosowanie przede wszystkim w farbach wodorocieńczalnych, ale także w układach rozpuszczalnikowych. Chociaż jst sklasyfikowany jako napełniacz, to zakres jego działalności wykracza poza zakres charakterystyczny dla napełniaczy.
Alnasil P 95 poprawia najważniejsze parametry farb takie jak KRYCIE, BIAŁOŚĆ. Daje jednolity efekt matujący.
Alnasil P 95 poprawia właściwości robocze – farba łatwiej się aplikuje.
Alnasil P 95 poprawia trwałość wymalowań poprzez wzmocnienie powłoki oraz nadanie im zdolności samooczyszczania się.

Autorzy reprezentują firmę
Rettenmaier
drukuj ten artykuł drukuj ten artykuł  |   poleć artykuł znajomemu poleć artykuł znajomemu
Najświeższe informacje w kanale RSS Najświeższe informacje w kanale RSS (jak używać)