ВОСК

ВОСК В ПОКРЫТИЯХ:

1. ВВЕДЕНИЕ:
Воски часто используются в качестве добавок в рецептурах покрытий.
Полиэтиленовые воски можно использовать в различных типах покрытий, в частности, в:
Порошковые покрытия
Покрытия для банок
рулонные покрытия
Покрытия для дерева/мебели
 

2. СВОЙСТВА, ПОЛУЧАЕМЫЕ ИЗ ВОСКА:
 
2.1. Устойчивость к истиранию, истиранию и царапанью
Воски используются для защиты покрытия и/или его основы от косметических и физических повреждений.
Твердость воска будет определять эффективность улучшения сопротивления истиранию.

Воск в наружном верхнем покрытии банок для напитков должен способствовать защите декоративного аспекта контейнера, т. е. чернил.
Кроме того, использование воска в составе покрытия предотвращает физическое повреждение верхнего покрытия, вызванное контактом с другой банкой.

2.2. Коэффициент трения
Во многих случаях требуется, чтобы поверхность с покрытием скользила по неподвижной поверхности, что может происходить во время производства или конечного использования.
Обеспечение низкого коэффициента трения покрытия облегчает процесс.

Воски снижают коэффициент трения системы.
Более твердые воски более эффективно снижают коэффициент трения.
 

2.3. Химическая устойчивость
Воски могут улучшить свойства сопротивления покрытия.
Стойкость к солевому туману наружного покрытия, которое будет подвергаться сильным атмосферным воздействиям, может быть улучшена путем добавления воска, повышающего барьерные свойства.
 

2.4. Блокостойкость и антиадгезионные свойства
Воски придают покрытию антипригарный характер, что снижает склонность к слипанию.
Таким образом предотвращается нежелательный перенос или прилипание покрытия к контактируемой поверхности.
 

2.5. Влияние на блеск
Воски можно использовать для контроля блеска и достижения желаемого матового эффекта.
Примером тому служат сатинированные покрытия для дерева.
 

3. СПОСОБЫ ПЕРЕРАБОТКИ ВОСК
Воск вводится в покрытие в виде дискретных микрочастиц.
Форма, в которой воск включается в состав покрытия, является важным фактором, который следует учитывать.
Для измельчения парафинов до требуемого размера частиц используется несколько процессов.
 

3.1. компаундирование
Производство восковой смеси включает растворение парафина в растворителе, а затем быстрое охлаждение раствора холодным растворителем.
Этот процесс «шокового охлаждения» позволяет получать дисперсии парафина с чрезвычайно мелкими частицами.

Этот процесс очень трудно контролировать, и он используется там, где требуются особые свойства дисперсий, полученных этим методом.
В случае дисперсии пигмента воск может действовать как разделитель, чтобы уменьшить осаждение.
Гелевая структура, созданная методом компаундирования, способствует уменьшению осаждения.
 

3.2. Эмульгирование
Настоящая эмульсия представляет собой дисперсию жидкости в несмешивающейся жидкости.
Эмульсия воска на самом деле представляет собой дисперсию твердого воска в воде с очень мелкими частицами с добавлением некоторого поверхностно-активного вещества или эмульгатора.

Он называется эмульсионным, потому что расплавленный воск диспергируется в воде в присутствии эмульгатора, а затем перекристаллизуется в мелкодисперсные частицы.
Полярные (окисленные или модифицированные) воски легче эмульгируются.
 
Восковые эмульсии обеспечивают наименьший размер частиц.
Средний размер частиц парафина в эмульсии часто меньше одного микрона.

Мелкий размер частиц может привести к недостаточной эффективности добавки для покрытия.
Поскольку воск должен выступать через поверхность покрытия, чтобы иметь какой-либо эффект, более мелкие частицы с меньшей вероятностью выступают за пределы неровностей поверхности, особенно в пигментированных покрытиях.
 

3.3. Рассеивание
 
Твердые воски также можно измельчать в носитель (масло, растворитель или воду) с помощью различных мельниц.
Стандартная процедура заключается в измельчении воска в шаровой или гравийной мельнице с соответствующим растворителем или смесью растворитель/носитель.

Преимущества этого метода заключаются в том, что можно использовать любой рыхлый воск и что воск можно диспергировать в любой жидкости, в которой он не растворяется при температуре диспергирования.
При диспергировании воска в сильных растворителях необходимо следить за температурой процесса, так как повышенная температура может привести к частичному растворению и неконтролируемой рекристаллизации воска.
Готовая дисперсия воска может быть достаточно крупной, чтобы обеспечить адекватное проникновение через поверхность в покрытиях, отверждаемых при комнатной температуре, или может быть диспергирована до тонкости, приближающейся к тонкости эмульсии.
 
Выбор растворителя/носителя важен для обеспечения возможности использования восковой дисперсии в различных покрытиях.
Диспергирование парафина в другом растворителе иногда дает эффект, которого иначе нельзя было бы достичь.

Серия дисперсий данного воска в различных растворителях увеличит потенциальный диапазон полезности этого воска.
Растворитель изменяет характеристики поверхности воска.

Это может изменить степень совместимости воска с покрытием и увеличить количество воска, поднимающегося на поверхность покрытия.
В крайних случаях это может быть разницей между успехом и неудачей.

Это имеет большое значение в отделке для выпечки, где подвижность воска во время цикла выпечки имеет решающее значение для функции воска.
Предварительное диспергирование парафина в растворителе позволяет использовать его в покрытиях, где прямое добавление может не принести пользы.
 
Еще одним преимуществом восковых дисперсий является их тиксотропность.
В лакокрасочных системах частицы воска образуют сетку, которая уменьшает осаждение матирующих (антиглянцевых) средств и, следовательно, улучшает их матирующий эффект.

Размер частиц восковой дисперсии также влияет на блеск покрытия.
Комбинация восковых дисперсий с диоксидом кремния обеспечивает эффективное матирование, устойчивость к царапинам и скольжение поверхности.
 
Другие физические факторы и факторы применения, которые имеют большое влияние на эффективность парафина в системе покрытия, включают:
- плотность частиц парафина в системе покрытия
- полярность воска
- размер частиц, распределение частиц по размерам и форма частиц парафина
- дозировка восковой дисперсии
- толщина пленки покрытия
- высыхание или реактивность системы покрытия

Микронизация:
 
3.4.1. Шлифовка
Воски могут быть измельчены до приемлемого размера частиц в твердом состоянии с помощью процесса, называемого струйным измельчением.
Гранулированный воск вдувается в камеру на очень высокой скорости.

Частицы разрушаются в результате контакта со стенками мельницы и столкновения частиц с частицами.
Эти частицы классифицируются, в результате чего получаются мелкие частицы с очень узким диапазоном размеров частиц.
 

3.4.2. Опрыскивание
Жидкие воски можно распылять до очень мелких частиц.
При использовании правильного давления и конфигурации матрицы формируются сферические частицы, которые затем классифицируются как частицы с узким гранулометрическим составом.
Сферическая форма напыляемой частицы повышает стойкость к истиранию и скольжению.
 

3.4.3. Регистрация
Измельченный или распыленный микронизированный продукт вводят в покрытие посредством предварительного компаундирования или прямого введения.
Предварительное смешивание включает в себя помещение воска в транспортное средство при высокоскоростном перемешивании или добавление его в часть смеси с более высокой вязкостью и тщательное ее диспергирование.
Поскольку микронизированный воск уже оптимизирован по размеру и диапазону частиц, дальнейшее измельчение не требуется.
 
 

4. КОНКРЕТНЫЕ ВИДЫ ПОКРЫТИЙ
Типичную разбивку лакокрасочной промышленности можно провести, взглянув на рыночные категории.
По этому критерию покрытия можно разделить на три категории, а именно;
 
1) архитектурные (декоративные) покрытия
2) специальные (технические) покрытия и 3) OEM (оригинальные конечные производители)/продуктовые (промышленные) покрытия.
 
Архитектурный рынок представляет собой рыночную категорию, в которую входят все краски, лаки и лаки, продаваемые для непосредственного нанесения на внутренние или внешние поверхности жилых, коммерческих, административных и промышленных зданий.
На рынке специализированных/ремонтных изделий представлены покрытия, способные выдерживать необычное воздействие сильного истирания/износа, коррозии или температурных условий, а также длительное воздействие опасных химических веществ или воды.
 
Рынок OEM/продуктов представляет собой рыночную категорию, которая включает в себя покрытия, разработанные в соответствии с конкретными спецификациями клиентов и нанесенные на оригинальное долговечное оборудование в рамках установленного производственного процесса.
Типичные продукты, на которые наносят покрытия, включают бытовую технику, автомобили, промышленное оборудование, корабли, металлические контейнеры, самолеты и деревянную мебель.

Использование твердых восков в качестве поверхностных добавок в покрытиях, безусловно, находит свое основное применение в этих типах покрытий.
Несколько различных типов обсуждаются ниже.

Таблица 1: Разбивка по трем основным категориям:

Архитектурные покрытия
Краски для фасада дома
Краски для внутренних работ
Пятна
Грунтовки, грунтовки и герметики

ОЕМ покрытия
Техника
Автомобильный
Электрическая изоляция
Заводская отделка дерева
Пленка, бумага и фольга
Машинное оборудование
Трубка
Лист, полоса и рулон
Деревянная мебель и приспособления Прочие потребительские и промышленные товары Игрушки и спортивные товары
Машинное оборудование
морской
Металлические контейнеры
Металлическая мебель и светильники

Покрытия специального назначения
Аэрозоли
Искусства и ремесла
Обслуживание моста
Высокоэффективное обслуживание
Металлики
Разноцветный
Крыша
Бассейн
Дорожная разметка
Разноцветная крыша
Бассейн
Дорожная разметка
 
 

4.1. Порошковое покрытие
Порошковые покрытия аналогичны другим типам покрытий или красок, но наносятся в виде порошка, а не в жидкой форме.
Изготовление порошковых красок начинается с рецепта, на основе которого комбинируются смолы, отвердители, пигменты и добавки.
Типичное порошковое покрытие содержит 50–60 % связующего, смолы и отвердителя, 40–50 % пигментов и наполнителей и 1–2 % добавок.

Эти ингредиенты смешиваются в смесителе подходящего размера, и в результате получается так называемое базовое соединение.
Процесс смешивания можно описать как переворачивание.
 
Это базовое смешанное соединение затем экструдируют.
Во время этого процесса сырье плавится и сплавляется в однородную массу.
Когда материал через несколько секунд проходит через экструдер, он достигает температуры около 100 °C.

В процессе экструзии воск действует как смазка, снижая давление и увеличивая производительность.
Воск также способствует увеличению смачивающей способности смеси смол для пигментов и наполнителей.
 
Паста продавливается через пару охлаждаемых валков и охлаждается на охлаждающей ленте.
Когда материал охлаждается и измельчается, он измельчается до нужного размера частиц.

Поскольку установка и технология нанесения каждого конечного пользователя уникальны, параметры мельницы должны быть отрегулированы таким образом, чтобы конечный размер частиц порошка подходил каждому пользователю.
Поскольку воск является кристаллическим, он увеличивает эффективность стадии измельчения.
 
После измельчения порошок просеивают, чтобы удалить из конечного продукта оставшиеся крупные частицы.
Товар упакован и готов к отправке.
 
На производстве заказчика изделие, подлежащее порошковой покраске, очищается и проходит предварительную обработку.
Порошковое покрытие можно наносить непосредственно на очищенный, обработанный металл или на загрунтованную поверхность.

Порошок псевдоожижается или смешивается со сжатым воздухом, чтобы его можно было закачать в распылители, а затем получить электрический заряд.
Деталь, подлежащая покрытию, электрически заземлена, чтобы заряженный порошок прилипал к ней.

Во время нанесения воск снижает риск слеживания и, таким образом, обеспечивает безотказное покрытие.
При этом насадки не так быстро изнашиваются.
 
После покрытия изделие помещают в печь и нагревают до тех пор, пока частицы порошка не затвердеют и не сплавятся в прочное твердое покрытие.
При окончательном нанесении порошкового покрытия воск действует как добавка, повышающая текучесть.

Это снижает вязкость системы и, следовательно, текучесть смолы, что приводит к более ровной поверхности с более высоким блеском.
Это очень важно в декоративных применениях, то есть в тех случаях, когда покрытие служит эстетической цели и где первостепенное значение имеют блеск, цвет и внешний вид.
Важно знать применение, так как требуется более гибкая система, если необходимо выполнить постформирование конечного продукта, например, растяжение.
 
Основной целью добавления воска является влияние на блеск и улучшение поверхностной твердости, устойчивости к царапинам, истиранию и истиранию готовой пленки покрытия.
Уровни добавления воска варьируются от 0,2 до 1,5%.
 
Порошковое покрытие имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными жидкими покрытиями.
Краска не содержит растворителей, не растекается, имеет очень мало отходов и долговечна.

Он имеет более высокий коэффициент эффективности переноса, т.е. отношение покрытия, нанесенного на подложку с пользой, к общему напыленному количеству.
Излишки порошка можно восстановить и переработать, что сокращает время, необходимое для очистки, и сводит к минимуму затраты на утилизацию отходов.
 
 

4.2. Покрытие банки (двухкомпонентная алюминиевая банка)
Важным соображением здесь является то, что воски, используемые в покрытиях банок, обычно требуют одобрения пищевых продуктов, например, F&DA.
Корпус банки формируется с использованием процесса волочения и утюга.

Кусок алюминия растягивается и принимает соответствующую форму.
После этого на внутреннюю поверхность банки распыляют водное покрытие и отверждают при нагревании.
 
Назначение воска в качестве добавки к водному покрытию состоит в содействии высвобождению продукта, сохранении его целостности и вкуса, а также в защите покрытия от растрескивания при незначительном изгибе края банки при запечатывании.
Воски являются второстепенными компонентами этого покрытия, так как банка была сформирована до нанесения покрытия, и поэтому покрытие подвергается минимальным физическим нагрузкам.
 
Изготовление концевой детали (верхней части) является примером применения, которое предъявляет к покрытию жесткие требования по гибкости и смазывающей способности поверхности.
В этом процессе алюминиевые диски штампуются из предварительно покрытой плоской заготовки, на концах которой формируются насечки и язычок, прикрепленный заклепкой, вытащенной из диска.

Нагрузка на покрытие в этот момент огромна, так как металл может удлиниться на 300% при контакте с формовочными штампами.
Воск должен защищать покрытие от истирания штампами и обеспечивать выход из штампов после формования.

В то же время воски не должны нарушать барьерную целостность пленки покрытия при его растяжении вместе с металлом.
Основным механизмом защиты в этом применении является снижение коэффициента трения воском.
Высокий коэффициент трения приводит к повышенному разрушению покрытия и последующему выходу из строя.
 

4.3. Покрытие катушки
При применении отдачи с предварительным покрытием на рулон металла наносится покрытие, отверждается, а затем перематывается для хранения и обработки перед использованием для формирования детали.
В процессе отдачи воск в покрытии значительно уменьшает или устраняет появление царапин и блокировок.
 
Постформирование рулона включает штамповку, гибку и последующую обработку.
В процессе штамповки и гибки воск в покрытии способствует смазыванию поверхности и снижает износ формовочного оборудования.
Во время этих операций контакт металла с поверхностью с покрытием может привести к образованию царапин и задиров на металле.

При последующем обращении с готовым изделием важна стойкость к истиранию.
При транспортировке гофроупаковка может истираться.

Воск в покрытии минимизирует эти условия.
Способность к повторному покрытию требует выбора воска, который не способствует плохой адгезии между слоями.

4.4. Отделка деревом
Роль воска состоит в том, чтобы действовать как средство против атмосферных воздействий, предотвращать появление водяных знаков, снижать MVTR и украшать древесину, сохранять и текстурировать.
Воск мигрирует на поверхность, придавая матовый эффект, а также атласную поверхность.
 

4.5. Морское покрытие
На деревянные, стеклопластиковые и металлические корпуса морских судов наносят покрытия для защиты от обрастания и коррозии.
Загрязнение приводит к дополнительному техническому обслуживанию, а повышенное сопротивление приводит к увеличению расхода топлива.

Биоцидные противообрастающие покрытия содержат токсины, такие как соединения оксида меди или трибутилолова.
Эти покрытия небезопасны для окружающей среды и запрещены во многих областях.
 
Воск используется в качестве антипригарной или антиадгезионной добавки в верхнем слое покрытия для морских применений.
Низкая поверхностная энергия воска снижает способность организмов прикрепляться к поверхности покрытия.

По мере того, как судно движется по воде, организмы легче теряют сцепление с поверхностью и падают.
Еще одним преимуществом является существенное снижение сложности очистки и обслуживания корпуса.

Покрытие, созданное на основе воска, сводит к минимуму потребность в тщательной очистке и пескоструйной очистке.
Благодаря снижению потребности в обслуживании покрытие имеет увеличенный срок службы.
 

4.6. Автомобильное покрытие
Воск снижает вязкость покрытия и тем самым увеличивает ориентацию металлического пигмента в металлических красках.
 

4.7. Краски
Воски придают декоративным краскам устойчивость к истиранию и скольжению.
Фактором, который следует учитывать здесь, является размер частиц.
Из-за толщины пленки следует использовать частицы размером около 40 микрон.

5. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Лучший выбор воска и метода диспергирования зависит от таких факторов, как тип смолы, толщина пленки и степень блеска.
Пористость субстрата часто упускается из виду.

На непористой подложке, такой как металл или пластик, частицы воска останутся на подложке.
На пористой подложке, такой как древесина или бумага, частицы воска будут иметь тенденцию проникать в подложку.

Таким образом, материал с чрезвычайно мелкими частицами, такой как эмульсия, может быть очень эффективным на непористой подложке.
На пористой подложке могут потребоваться частицы более крупного или микронизированного размера.