Extenderi cu structura silicatica pentru vopsele in dispersie apoasa

EXTENDERI CU STRUCTURA SILICATICA PENTRU VOPSELE IN DISPERSIE APOASA

Sistemele peliculogene ocupa un loc important in tehnologia moderna datorita aplicabilitatii lor in aproape toate domeniile activitatii socio-economioce. Ele sunt sisteme multicomponente eterogene alcatuite dintr-o faza solida ale carei particule sunt dispersate intr-o faza lichida. Faza solida - pigmentii si materialele de umplutura - poate fi de natura organica sau anorganica, in timp ce faza fluida cuprinde liantul si solventul Deoarece componentele fazei solide influenteaza in mod hotarator proprietati ce determina caracteristicile vopselelor lichide dar si al peliculelor aplicate, modul in care acestea sunt dispersate in faza fluida, respectiv finetea cu care este realizata dispersarea, este foarte importanta. Astfel spus, eficienta dispersarii este determinanta pentru performantele peliculogene ale produsului final [71].

In general, performantele peliculogene ale un sistem dat pot fi anticipate daca se cunosc aspecte legate de caracteristici cum sunt vascozitatea si indicele de tixotropie, intr-un cuvant, reologia sistemului. Caracteristicile reologice sunt specifice fiecarui tip de sistem, fiind determinate de natura si tipul liantului, natura materialelor pulverulente si raportul dintre acestea, raportul pigment/liant si chiar pigment/liant/solvent si nu in ultimul rand, de utilizarea anumitor tipuri de aditivi, cunoscuti sub denumirea generica de aditivi reologici.

Sistemele moderne pe baza de apa reprezinta un caz particulat al dispersiilor peliculogene, avand in vedere ca insusi polimerul se prezinta sub forma unor particule fine, dispersate la randul lor in faza lichida continua, care este apa. Se intelege ca si reologia acestor sisteme difera de cea a sistemelor peliculogene conventionale, in care liantul este un polimer dizolvat in solventul sau amestecul de solventi utilizat.

Optimizarea performantelor peliculogene ale unei vopsele in dispersie apoasa aplicabila la exterior, se face, de exemplu, prin utilizarea unui extender cu structura silicatica.

Literatura de specialitate cuprinde multe date referitoare la proprietatile speciale pe care acest tip de umpluturi minerale le prezinta si care da posibilitatea utilizarii lor nu numai ca material de umplutura de calitate superioara, dar si ca veritabil pigment.

Avantajele unor astfel de materiale sunt :

reducerea costurilor prin inlocuirea pigentilor albi de titan ;

imbunatatirea dispersabilitatii componentei pigmentate in liant;

cresterea puterii de acoperire si intensificarea gradului de alb;

mentinerea unei constante a vascozitatii si valorii pH-ului ;

marirea rezistentei la factori climatici, le fac deosebit de atractive pentru producatorii de materiale peliculogene din toata lumea.

Se utilizeaza un silicat de aluminiu umplutura cu formula generala :

nSiO₂.xAlO₃.NaO.zH₂O

care se prezinta sub forma de precipitat amorf, deosebit de alb, obtinut printr-un proces de precipitare din solutia apoasa. Caracteristicile acestui sistem sunt prezentate in  Tabelul 3.66.

Tabelul 3.66. Principalele caracteristici ale extenderului silicatic

Dintre datele prezentate in tabel se remarca :

marimea medie a particulelor (5μm), care confera un grad de alb avansat (Y=97) ;

indicele de refractie (1,46 - inferior bioxidului de titan ; 2,71 in cazul retilului, respectiv 2,52 pentru anatas) ;

densitate (2,1 g/cm³ - fata de 4,26 pentru rutil, respectiv 3,85 pentru anatas) ;

pH-ul extractului apos (9,6 pentru solutia 5%).

Valoarea marimii medii a particulelor - corelata cu suprafata specifica mare (85 m²/g), este responsabila pentru comportamentul deosebit al silicatului de aluminiu si sodiu, superior tuturor materialelor de umplutura de natura minerala si ofera totodata posibilitatea inlocuirii pigentilor de titan scumpi si chiar a materialelor de umplutura de tip carbonat natural, in proportie de pana la 50%. Inlocuirea se realizeaza astfel incat continutul de silicat sa nu depaseasca 6% din total reteta. In cazul vopselelor in dispersie apoasa, indiferent de natura liantului utilizat, se obtine atat o crestere a gradului de alb cat si a puterii de acoperire, in conditiile unei scaderi considerabile a costurilor.

O caracteristica la fel de importanta, cu repercursiuni majore asupra comportamentului in vopselele in dispersie apoasa, este pH-ul alcalin al extractului apos, a carui valoare se situeaza la 9,6 unitati. Introducerea silicatului de aluminiu contribuie la cresterea valorii pH-ului sistemului in ansablu, ceea ce aduce o serie de imbunatatiri :

creste vascozitatea vopselei, ceea ce determina o modificare semnificativa a profilului reologic, respectiv de la caracter structural vascos la caracter tixotropic ; acesta schimbare determina imbunatatirea stabilitatii la sedimentare ;

caracterul tixotropic care se obtine fevorizeaza totodatas imbunatatirea caracteristicilor de aplicare ; omogenizarea inainte de aplicare conduce la o scadere de vascozitate obtinandu-se o valoare optima, care permite aplicarea vopselei in strat mai gros fara formarea « perdelelor » ;

prezenta silicatului asigura mentinerea in timp a stabilitatii pH-ului, ceea ce conduce la o constanta a calitatilor vopselei.

Tabelul 3.67. Caracteristicile fizico-chimice ale unei vopselei cu componenta

silicatica

Introducerea silicatului intr-o reteta de vopsea in dispersie apoasa (ca si in cazul vopselelor conventionale, de altfel), genereaza o crestere a concentrastiei volumetrice pigmentare (CVP), fapt care are ca urmare o variatie favorabila pentru anumiter proprietati peliculogene, cum sunt: permeabilitatea la vapori de apa, puterea de acoperire, intensitatea culorii albe, dar, exista in acelasi timp caracteristici care sufera influente dafavorabile, ca de exemplu, luciul, lavabilitatea, etc.

De aceea, stabilirea unei retete de vopsea in dispersie apoasa si a matricii de materii prime utilizate reprezinta un compromis necesar echilibrat, generat de caracteristici impuse produsului de domeniul de aplicabilitate.