Rozpuszczalniki w przemyśle farb i lakierów

• Strona główna
• Artykuły
• Rozpuszczalniki w przemyśle farb i lakierów

Data publikacji: 2012-11-29

Rozpuszczalniki są zdolne do rozpuszczania innych substancji bez zmieniania ich pod względem chemicznym. Powinny się one charakteryzować następującymi cechami:

• przejrzyste i bezbarwne,
• lotne,
• o długotrwałej odporności na chemikalia,
• neutralne,
• o lekkim i przyjemnym zapachu,
• bezwodne,
• o stałych właściwościach, według specyfikacji producenta,
• nietoksyczne,
• biodegradowalne,
• o niskiej cenie.

Rozpuszczalniki stosuje się w produkcji farb oraz lakierów w celu rozpuszczenia związków stosowanych do formowania spoiwa czy koloru farby, dzięki czemu farba uzyskuje pożądaną konsystencję i nadaje się do stosowania. Podczas aplikacji farby rozpuszczalnik odparowuje, co pozwala otrzymać odpowiednią, szybkoschnącą powłokę. Produkcja trwałych, ozdobnych i ochronnych farb oraz lakierów byłaby bez rozpuszczalników niemożliwa (szczególnie biorąc pod uwagę trwałość w różnych warunkach). Elastyczność, którą zapewniają rozpuszczalniki można wykorzystać w celu optymalizacji całego systemu nie tylko w odniesieniu do ilości użytych materiałów, ale również w zakresie minimalizacji wpływu na środowisko.

Rozpuszczalniki w farbach
Farby rozpuszczalnikowe
W farbach rozpuszczalnikowych znajduje się 45% niskowrzących, 45% średniowrzących i 10% wysokowrzących rozpuszczalników. Niskowrzące rozpuszczalniki przyspieszają schnięcie farby, natomiast średnio- i wysokowrzące stosuje się w celu osiągnięcia gładkiej powierzchni bez skazy. Charakter rozpuszczalników w mieszaninie zależy także od rodzaju spoiwa. W celu uzyskania szybkiego schnięcia oraz niskiej retencji rozpuszczalnika, parametry jego powinny być tak dobrane, by jego rozpuszczalność leżała na granicy rozpuszczalności spoiwa. Z drugiej strony rozpuszczalnik powinien być tak dobrany, by jego parametr rozpuszczalności miał podobną wartość do parametru rozpuszczalności spoiwa (w celu zapewnienia właściwej płynności). Uzyskanie kompromisu jest trudne i wymaga wysiłku podczas eksperymentowania.

Farby typu High-Solid
W farbach typu High–Solid małe ilości rozpuszczalników używane są do zredukowania lepkości oraz zoptymalizowania płynności. W tym celu stosowany jest głównie octan butylu oraz butanol. W kombinacji z glikolem eterowym polepszają one płynność farby. Rozpuszczalniki do farb typu High-Solid nie mogą być dobierane na zasadzie parametru rozpuszczalności, ponieważ rozpuszczalność spoiwa nie może być określona z wystarczającą dokładnością. Ogólnie można przyjąć, iż rozpuszczalniki o niskiej lepkości silnie redukują lepkość farb typu High-Solid, a w celu uzyskania dobrej płynności farby muszą być zastosowane rozpuszczalniki wysokowrzące.

Farby wodne
W farbach wodnych rozpuszczalniki są środkiem pomocniczym (zawartość rzędu 2–15%, w zależności od spoiwa). Do najważniejszych z nich zalicza się: glikol etylenowy, glikol propylenowy, glikol butylowy, glikol izobutylowy, butyldiglikol oraz alkohole: etanol, propanol, alkohol izo-propylowy, izo-butanol, n-butanol, butanol.
Bardzo skutecznym rozpuszczalnikiem stosowanym w farbach wodnych jest butanol. Ma on nieograniczoną rozpuszczalność w wodzie w obecności spoiwa. Jego wadą jest dość ostry zapach.

Farby grubowarstwowe i wielopowłokowe
Grubowarstwowe powłoki ochronne uzyskuje się w kilku etapach. Podczas każdego z nich aplikuje się pojedyńczą warstwę powłoki. Każdej należy zapewnić krótki czas schnięcia. Rozpuszczalniki stosowane w tych farbach powinny szybko odpowietrzyć farbę, zapewnić jej szybkie schnięcie oraz płynność. Te właściwości farby można uzyskać dzięki dokładnej koordynacji składu rozpuszczania.
W przypadku farb wielowarstwowych kompozycja rozpuszczalników powinna być tak dobrana, by była w stanie zapewnić migrację rozpuszczalnika oraz nie dopuścić do powstawania spuchnięć warstw.

Grupy rozpuszczalników
Węglowodory alifatyczne
Węglowodory alifatyczne są chemicznie obojętne oraz bardzo stabilne. Wykazują one dobrą rozpuszczalność dla olejów mineralnych, olejów tłuszczowych, wosków i parafin. Natomiast żywice i spoiwa o niskiej polarności rozpuszczają się trudniej w węglowodorach alifatycznych. Niskowrzące węglowodory używane są do produkcji farb szybkoschnących, natomiast benzyny lakowe są głównie stosowane przy produkcji farb przemysłowych jako rozpuszczalniki lub rozcieńczalniki żywic alkidowych.

Węglowodory aromatyczne
W porównaniu do węglowodorów alifatycznych, węglowodory aromatyczne lepiej rozpuszczają oleje modyfikowane żywicami oraz żywice alkidowe, poliestrowe, polistyrenowe i poliakrylowe. Najbardziej popularny z nich to toluen, który jest często używany w farbach opartych na moczniku, melaminie czy fenolu, w farbach z żywic alkidowych oraz w farbach opartych na kauczuku.
Bardzo ważnym rozpuszczalnikiem w produkcji farb przemysłowych jest ksylen. Zawiera on niewielką ilość toluenu oraz znaczną ilość etylobenzenu. Rozpuszcza octan winylu i poliwinylu tylko w połączeniu z alkoholami lub eterami glikolu. Posiada podobne do toluenu właściwości w zakresie rozpuszczania.

Alkohole
Niższe alkohole wykazują lepszą rozpuszczalność dla żywic silnie polarnych, natomiast słabiej rozpuszczają substancje niepolarne, takie jak tłuszcze, oleje, żywice alkidowe. Alkohole wyższe są głównie używane jako rozcieńczalniki. Ich właściwości rozpuszczające można poprawić, dodając do nich odpowiednie estry.
Najbardziej popularnymi alkoholami są: metanol (klarowna, bezbarwna ciecz o charakterystycznym zapachu; higroskopijny i rozpuszczalny w każdych proporcjach z wodą oraz w rozpuszczalnikach organicznych. W przemyśle farb i lakierów jest stosowany jako rozpuszczalnik kalafonii czy żywic mocznikowych), alkohol izo-propylowy (bezbarwna ciecz rozpuszczająca się w każdych proporcjach z wodą. Jako rozpuszczalnik jest powszechnie stosowany w kosmetyce oraz w przemyśle poligraficznym) i heksanol (rozpuszczalnik wysokowrzący stosowany w farbach w celu uzyskania odpowiedniej płynności oraz właściwości powłoki farby. Jest również wykorzystywany jako rozpuszczalnik tłuszczów, wosków i barwników).

CAŁY ARTYKUŁ ZNAJDĄ PAŃSTWO W NR 6/2012 "CHEMII I BIZNESU". ZAPRASZAMY.

chemia budowlanafarbylakiery