Zalety użycia dyspersji alkidowych do produkcji farb ścianowych

W obliczu nieuchronnie zbliżającego się przepisu Unii Europejskiej o ograniczaniu zawartości części lotnych w farbach dekoracyjnych powszechne jest mniemanie, że wprowadzenie tego przepisu w życie spowoduje ograniczenie użycia żywic alkidowych. Żywice alkidowe kojarzą się bowiem jednoznacznie z wyrobami rozpuszczalnikowymi. A więc, jeśli produkty alkidowe to rozpuszczalnikowe, jeśli wodorozcieńczalne, to akrylowe, czy styrenowo-akrylowe.

Dyspersje akrylowe wydawały się do niedawna najbardziej odpowiednimi żywicami w produkcji farb ścianowych: przystępne cenowo, odporne na zmywanie i stabilne jeśli chodzi o żółknięcie wyrobów – te cechy powodowały, że nawet potencjalni producenci dyspersji alkidowych nie przywiązywali wagi do rynku tego typu farb. Bliskie wprowadzenie przepisu o „VOC” popchnęło producentów żywic alkidowych do intensywniejszych badań nad poszukiwaniem alternatywnych pól zastosowań wyrobów alkidowych. I stało się. Oprócz potwierdzenia możliwości stosowania dyspersji alkidowych w wyrobach ścianowych uzyskano potwierdzenie, że w niektórych przypadkach farby produkowane na bazie dyspersji alkidowych są zwyczajnie lepsze od tradycyjnych układów akrylowych. Szczególnym polem, gdzie dyspersje alkidowe zdają znakomicie egzamin, jest produkowanie wyrobów o wysokiej odporności na przenikanie zabrudzeń i zacieków z podłoża.
Aby zrozumieć problem należy zidentyfikować substancje powodujące występowanie zacieków. Są to mówiąc najprościej „wodorozcieńczalne barwniki” o naturze jonowej, ściślej – w większości przypadków anionowej. Przykładami takich substancji są taniny, związki fenolu, nikotyna.

W przypadku użycia w farbie dyspersji akrylowej można stwierdzić, że na powierzchni dyspersji nie odnotowuje się żadnej aktywności jonowej, przez co nie następuje żadne oddziaływanie pomiędzy żywicą a barwnikami (również cząstkami barwników zawartych w malowanym podłożu). Większość farb akrylowych ma wysokie pH, a barwniki tworzą sole o wyższej rozpuszczalności. Z tego powodu farby ścianowe, recepturowane w oparciu o dyspersje akrylowe, nie mają właściwości blokowania zanieczyszczeń przenikających ze spodnich warstw.
Taki problem można pewnie rozwiązać stosując dyspersję o własnościach kationowych. W tym przypadku anionowe cząstki zanieczyszczeń zostają dość skutecznie związane na powierzchni kationowych cząstek dyspersji. Uzyskuje się farbę o dobrych własnościach blokujących powstawanie zacieków.
Niestety, występują tu dwa momenty krytyczne: po pierwsze – niektóre barwniki mają charakter kationowy i nie są one wiązane przez kationową dyspersję, po drugie – produkcja dyspersji o charakterze kationowym napotyka wciąż sporo problemów technologicznych. Są one bardzo czułe na kontakt z elektrolitami, ulegają zniszczeniu przy użyciu zbyt dużej siły ścinającej, a zawartość części stałych w tej żywicy jest zazwyczaj sporo niższa niż w zwykłych żywicach.
W ostatnim czasie udało się stworzyć nową generację dyspersji alkidowych z wprowadzonymi grupami kationowymi do wyrobu o naturze anionowej. Jest to milowy krok w produkcji dyspersji. Do tej pory „zwykłe” dyspersje anionowe i kationowe były kompletnie niekompatybilne a próby ich połączenia kończyły się zazwyczaj silną koagulacją systemu. Dzięki stworzeniu nowej dyspersji alkidowej o właściwościach zarówno anionowych jak i kationowych, udaje się związać zarówno cząstki barwników o charakterze anionowym jak i kationowym. Tym sposobem uzyskany wyrób ma silne właściwości zapobiegania zaciekom i przebarwieniom.
Dyspersja alkidowa przeznaczona do testów uzyskała nazwę Necowel 4300, użyto jej do wyprodukowania farby wg receptury startowej podanej w tabeli.
Taka farba została poddana badaniu odporności na przebarwienia. Nakładano ją na powierzchnię wcześniej zabrudzoną dwoma barwnikami: brązowym – ekstraktem z tytoniu, oraz czerwonym barwnikiem anionowym-eozyną. Aby zademonstrować wpływ barwników na różne dyspersje zastąpiono w recepturze startowej dyspersję alkidową standardową dyspersją akrylową, oraz standardową dyspersją alkidową (Fot. 1). Lewy pasek to farba na bazie dyspersji akrylowej, środkowy to standardowa emulsja alkidowa zaś po prawej emulsja alkidowa modyfikowana kationowo Necowel 4300.

Wyraźne widać różnice w blokowaniu przebarwień na Fot. 2. Po prawej jedna warstwa farby alkidowej z dyspersją Necowel 4300, po lewej trzy warstwy farby akrylowej. W obu przypadkach użyto farby opartej na tej samej recepturze startowej, tylko ze zmienioną żywicą.
Na Fot. 3 przedstawiono porównanie wymalowania farbą z Necowel 4300 z innym systemem kationowym. W obu przypadkach zapobieganie pzebarwieniom jest na dosyć wysokim poziomie. Tylko w przypadku dymu tytoniowego farba z Necowel 4300 jest nieco lepsza.

Na Fot. 4 pokazano porównanie trzech farb: z Necowel 4300, z dyspersją styreno-akrylową, oraz innego systemu kationowego na podłożu z drewna egzotycznego Merbau. Drewno pokryte emulsją styreno-akrylową pokazuje pory. Emulsja alkidowa oraz system kationowy pokazują świetną siłę krycia (przy drugiej warstwie). Przy bliższym obejrzeniu okazuje się, że system zawierający żywicę kationową ma problemy ze zwilżalnością.

Na Fot. 5 zaprezentowano porównanie dyspersji Necowel 4300 i dyspersji akrylowej w tynku. Jak można zauważyć przebarwienie jest zdolne penetrować przez 3 mm warstwę tynku na bazie akrylu. W przypadku użycia dyspersji Necowel 4300 taki problem nie występuje.

Powyższe próby wskazują, że kationowo modyfikowane dyspersje alkidowe wykazują lepsze własności blokowania przebarwień jak kationowe emulsje akrylowe. Na powierzchniach zanieczyszczonych nikotyną (aminy) użycie emulsji alkidowych wykazuje znaczące zalety:
– znakomite własności zapobiegania przebarwieniom,
– brak problemu z regulacją VOC
– brak pozostałości monomerów
– łatwość formulacji
– dobre właściwości zwilżania
– kompatybilność

Artykuł powstał na podstawie materiałów technicznych firmy ASK GmbH Najświeższe informacje w kanale RSS (jak używać)

Zawartość numeru:

• Chemia Budowlana:
  • Zalety użycia dyspersji alkidowych do produkcji farb ścianowych
• Chemia Gospodarcza i Kosmetyki:
  • Substancje chłodzące - istotne elementy preparatów kosmetycznych
• Surowce:
  • Pewne dostawy w niepewnych czasach
  • Perlit ekspandowany
• Rynki Chemii:
  • Koniunktura w przemyśle chemicznym a.d. 2007
• Chemical Report:
  • Więcej niż niedobór
• Powłoki:
  • Interlakokraska - forum farb i lakierów Europy Wschodniej
• Wydarzenia:
  • Univar – skuteczny partner w dystrybucji
  • Zapowiadana inwestycja Messer oficjalnie ruszyła
  • Wykorzystanie Sił Natury w Połączeniu z Technologią
  • Pakfood za Taropak (co drugi rok)

Zobacz pozostałe numery Chemical Review »