Технологии применения - Технологии применения ЛКМ

Розлив ЛКМ на окрашиваемой поверхности характеризуется способностью лакокрасочного материала, нанесённого поверхность окрашиваемого изделия, образовывать гладкую плёнку без следов нанесения и технологических дефектов, под действием сил поверхностного натяжения. От розлива лакокрасочного материала зависят такие важные характеристики покрытия, как блеск и внешний вид.
Молекулы жидкости (лакокрасочного материала), находящиеся в её массе, испытывают действие сил, одинаковых по всем направлениям. Поверхностное натяжение возникает на границе раздела фаз жидкости с твердым телом (окрашиваемой подложкой), жидкости и окружающей средой и др. из-за действия сил, направленных вдоль границы раздела фаз.

Лакокрасочный материал, нанесённый на окрашиваемую подложку, растекается по ней так, что площадь поверхности ЛКМ-окрашиваемая подложка и ЛКМ–окружающая среда увеличивается, а краевой угол между лакокрасочным материалом и окрашенной поверхностью уменьшается.
Если краевой угол смачивания Q < 90o, то значит, что данный лакокрасочный материал будет растекаться по окрашиваемой поверхности. В случае, если Q > 90o, то лакокрасочный материал не будет смачивать окрашиваемую поверхность.
Розлив лакокрасочного материала определяется поверхностным натяжением ЛКМ и поверхностным натяжением окрашиваемой подложки, а также межфазным поверхностным натяжением на границе раздела фаз ЛКМ–окрашенная подложка.

Связь между краевым углом смачивания и поверхностным натяжением определяется с помощью уравнения Юнга:

Из уравнения Юнга следует, что лакокрасочный материал будет смачивать и растекаться по окрашиваемой поверхности в случае, если поверхностное натяжение поверхности будет больше поверхностного натяжения лакокрасочного материала. Таким образом, зная поверхностные натяжения окрашиваемых подложек и лакокрасочных материалов можно спрогнозировать, будет ли лакокрасочный материал растекаться по данной окрашиваемой поверхности или нет.
Но определить поверхностные натяжения твёрдых тел прямыми методами невозможно. Определить критические поверхностные натяжения твёрдых тел, можно в соответствии с методом Зисмана. Метод Зисмана основан на измерении краевых углов смачивания (Q) у жидкостей с различными поверхностными натяжениями, после этого по графику зависимости cos Q от поверхностного натяжения, с помощью экстраполяции, при значении Q=1 находят значение критического натяжения.
При помощи величин поверхностных натяжений различных материалов, можно объяснить такие дефекты лакокрасочных покрытий, как шагрень, кратеры, рыбий глаз, неудовлетворительная адгезия покрытия и др.
Поверхностное натяжение лакокрасочной композиции обусловлено значениями поверхностных натяжений компонентов, входящих в её состав.
В таблице приведены значения критических поверхностных натяжений твёрдях тел, плёнкообразующих веществ, растворителей, масел и добавок для улучшения розлива ЛКМ:

Таким образом, чтобы обеспечить смачивание окрашиваемой подложки, поверхностное натяжение большинства лакокрасочных материалов, должно находиться в пределах порядка 28-35 мН/м или же ниже.
Однако, не все лакокрасочные материалы имеют низкие значения поверхностных натяжений, особенно это касается водно-дисперсионных лакокрасочных материалов (из-за высокого значения поверхностного натяжения воды) и материалов с высоким сухим остатком.
Понизить значения поверхностных натяжений ЛКМ, чтобы сделать материал технологически пригодным для использования, можно с помощью введения в состав лакокрасочного материала различных поверхностно-активных веществ (ПАВ) – агентов розлива.
Добавки для улучшения розлива предотвращают дефекты покрытия, снижая поверхностное натяжения системы.
Некоторые агенты розлива не влияют на значение поверхностного натяжения, а лишь оптимизируют процесс испарения растворителя с поверхности лакокрасочной плёнки и устраняют разницу поверхностных натяжений на различных участках покрытия. С помощью этих добавок предотвращаются такие дефекты покрытия, как шагрень.
Добавки для улучшения розлива ЛКМ должны обладать следующими свойствами:
- эффективно снижать поверхностное натяжение;
- быть совместимыми с остальными компонентами лакокрасочной композиции;
- быстро двигаться к межфазной границе ЛКМ–окрашиваемая подложка;
- иметь достаточную концентрацию молекул ПАВ;
- не ухудшать характеристики лакокрасочного материала.
К основным добавкам, которые улучшают розлив и выравнивание лакокрасочной плёнки, относятся:

Кроме вышеперечисленных добавок, следует отметить восковые добавки, которые не оказывают влияние на величину поверхностного натяжения, но улучшают распределение пигментов в плёнкообразующих веществах. Восковые добавки, улучшают также выравнивание лакокрасочного покрытия, обеспечивают защиту от царапания и улучшают гидрофобность.
Сейчас, на рынке добавок специального назначения, можно найти достаточное количество агентов розлива, например, таких как:
- EFKA-3033 (оганически модифицированный полисилоксан) – добавка предназначена для улучшения розлива и смачивания подложки, стойкости к царапанию и истиранию, предотвращает кратерообразование, растворитель – бутилацетат, содержание активного вещества 14-16%. Рекомендуется для всех видов материалов, содержащих органические растворители. Рекомендуемое количество: 0.1 - 1.0% к общей рецептуре.
- EFKA-3239 (не содержащий растворителя модифицированный полисилоксан растворимый в алифатических и ароматических углеводородах, сложных эфирах и кетонах и не растворимый в воде) - добавка для улучшения поверхностных свойств покрытия, добавка улучшает розлив и гладкость покрытия, увеличивает скольжение и стойкость к царапанию, играет роль пеногасителя и деаэратора, предохраняет от образования ячеек Бернарда. Содержание активного вещества 96-100%, рекомендуемое количество: 0.05 - 0.5% к общей рецептуре. Рекомендуется для покрытий кислотного отверждения и полиуретановых покрытий по древесине, в частности при нанесении наливом, а также для эмалей горячей сушки на основе алкидных, акриловых и полиэфирных смол, для самовыравнивающихся эпоксидных компаундов для заливки полов.
- EFKA-3777 (модифицированный фторированным углеводородом полимер) - улучшающий розлив агент для покрытий, содержащих и не содержащих органический растворитель. Добавка улучшает розлив, улучшает смачиваемость подложки, предохраняет от образования кратеров, играет роль пеногасителя и деаэратора, не влияет на межслойную адгезию. EFKA-3777 особенно подходит для: эмалей горячей сушки на основе алкидных, акриловых и полиэфирных смол; полиуретановых покрытий; двухкомпонентных эпоксидных композиций; алкидных ЛКМ естественной сушки. Содержание активного вещества 69-71%. Растворитель – ксилол. Рекомендуемое количество: 0.5 - 2.0% к общей рецептуре.
- БИК-306 (раствор диметилполисилоксана, модифицированного простым полиэфиром) - силиконовая поверхностная добавка с сильной степенью понижения поверхностного натяжения. БИК-306 является высокоэффективной силиконовой добавкой для смачивания подложек. Она снижает восприимчивость к пыли и туману при нанесении распылением. В мебельных лаках и лаках по дереву добавка понижает восприимчивость к сквознякам. Кроме этого добавка улучшает ориентацию матирующих средств. В отличие от так называемых силиконовых масел добавка совместима с широким спектром лакокрасочных систем. Области применения - системы, содержащие и несодержащие органический растворитель, а также водные системы. Содержание нелетучих веществ – 12,5%. БИК-306 вводится в количестве 0,1 - 0,5 % к общей рецептуре.
- БИК-335 (раствор диметилполисилоксана, модифицированного простым полиэфиром) – добавка для улучшения гладкости поверхности и розлива. Добавка улучшает розлив, снижает поверхностное натяжение, предотвращает образование ячеек Бенарда. БИК-335 вводится в количестве 0,1 - 0,3 % к общей рецептуре.
- TROYSOL LAC - анионный ПАВ для ВДЛКМ. Превосходный смачиватель подложки (регулятор розлива), предотвра­щает проблемы с флотацией пигментов (особенно органических). Рекомендуется применять в слу­чаях загрязнения подложек парафиновыми, термопластичными, силиконовыми пленками.
- TROYSOL MS-2 – добавка для улучшения стойкости к царапанию и скольжению для водных и неводных систем на основе неионного ПАВа. Улучшает скольжение, износостойкость, стойкость к царапанию, к слипанию, способствует улучшению розлива, устранению «апельсиновой корки».
- TROYSOL 380W – добавка для розлива индустриальных композиций, жидкий, неионный, снижающий поверхностное натяжение агент, улучшающий смачиваемость подложки и внешний вид покрытия; рекомендован также для водоразбавляемых систем и для смачивания поверхностей.

Добавки, опубликованные в данной статье, приведены лишь в информативных целях. Эффективность использования любой добавки, необходимого проверять экспериментальным путём для каждого лакокрасочного материала.
Добавки, улучшающие розлив и выравнивание ЛКМ, как правило, можно вводить на всех стадиях технологического процесса, но есть и такие, которые можно вводить только при постановке ЛКМ на «тип».
При использовании в составе лакокрасочного материала добавок для улучшения розлива ЛКМ необходимо помнить:
- большинство добавок является поверхностно-активными веществами и существует опасность их передозировки;
- при использовании в составе ЛКМ различных функциональных добавок, они могут противоположно влиять на свойства лакокрасочного материала, например действие загустителей, направлено на структурирование ЛКМ и предотвращение стекания, а добавки для улучшения розлива напротив улучшают растекание ЛКМ по подложке;
- из-за использования в составе ЛКМ функциональных добавок, при улучшении одних характеристик лакокрасочного материала, могут ухудшиться другие.
Итак, добавки для улучшения розлива ЛКМ, конечно, улучшают внешний вид и блеск лакокрасочного покрытия, предотвращают образование многих дефектов ЛКП, позволяют использовать ЛКМ для многих трудноокрашиваемых поверхностей. Но перед использованием добавок, всегда необходимо консультироваться с фирмами-производителями и поставщиками о целесообразности использования той или иной добавки в составе вашего ЛКМ