Жидкие реологические добавки Wilhelm Wessels, руководитель направления Строительные краски Октябрь 2013. - презентация

1 Жидкие реологические добавки Wilhelm Wessels, руководитель направления Строительные краски Октябрь 2013

2 Обзор жидких реологических добавок рекомендовано пригоден полярность - совместимость водные высокополярные среднеполярные малополярные BYK-430BYK-431BYK-411BYK-410BYK-420 BYK-428 BYK-425BYK-415 полимочеви на уретанполиамид уретанполимоч евина полимоч евина полимоч евина Химия введения тиксотропные псевдопластичные ньютоновские характеристики течения высокий сдвиг-замес средний сдвиг послевведение BYK-405 / R605/ R606 / R ANTI TERRA AQUATIX / Ceratix

3 Ньютоновское течение - кривые вязкости : = const. 1 вода моторное масло 100 мед 1000 Блестки в воде ньютоновское течение кривые вязкости скорость сдвига D (1/с) вязкость η(Пас)

4 потеки выравнивание осаждение Профиль вязкости зависит от скорости сдвига ICI конус/плпта ротационный вискозиметр Брукфильд Креббс-Штормер воронка 4 мм , нанесение производство хранение вязкость в таре при хранении транспортировка ВЫСОКАЯНИЗКАЯСРЕДНЯЯ скорость сдвига D (1/с) вязкость η(Пас)

5 , Профиль вязкости с добавками для достижения псевдопластического течения скорость сдвига D (1/с) переплетенные высокомолекулярные цепи в состоянии покоя путем ассоциации образуют трехмерную структуру с пленкообразующим и пигментами высокомолекулярные продукты напр. полиамиды (BYK-430/431) производные касторового масла полиуретаны (BYK-425/428) акрилатный загуститель(LP-R ) эфиры целлюлозы воск модиф.реологию ( AQUATIX 8421 ) высокомолекулярные цепи при высоких сдвиговых усилиях ориентируюся в направлении течения диспергирование нанесение осаждение - выравнивание-стекание хранение транспортировка перемешивание вязкость η(Пас)

6 , Тиксотропное течение – кривые вязкости хранение транспортировка перемешивание нанесение диспергирование частицы ориентируются в направлении течения, разрушение трехмерной структуры при сдвиге осаждение/выравнивание/стекание частицы добавки образуют трехмерную сетку за счет водородных связей примеры продуктов полимочевины (BYK-410,411,420) слоистые силикаты (бентониты) аэросилы скорость сдвига D (1/с) вязкость η(Пас)

7 Тиксотропное течение – зависимость от времени скорость сдвига D золь кривая гель кривая вязкость время

8 Профиль вязкости зависит от скорости сдвига 0, (Pa·s) ВЫСОКАЯНИЗКАЯСРЕДНЯЯ - производство / нанесение осадок / выравн. / потеки хранение – период сушки- вязкость в таре скорость сдвига D (1/с) вязкость химия полимочевины 410 / 411 / 420 бентоны добавки для пирогенного диоксида кремния 405 / R605 / R606 ПУ / 425 эфиры целлюлозы акрилатный загуститель / полиамиды / полимочевина / 415 произв.кастор.м-ла / амиды PU / 428

9 Жидкие тиксотропные добавки Мочевины модифицированные полиуретаном BYK-410 / E410 / D410 BYK-420 / E420 / D420 BYK-411 / E411 Жидкие тиксотропные добавки - для полярных, средне – и низкополярных систем - идеальны против оседания / для стабильности при хранении - улучшают стойкость к стеканию - оптимальное смачивание подложки и низкая вязкость нанесения распылением по причине сильного разжижения при сдвиге

10 BYK-410, BYK-411, BYK-420 : тиксотропные добавки на основе модифицированной полимочевины BYK-410 BYK-411 BYK-420 мочевинные группы высокая полярность средняя полярность низкая полярность модификация :

11 BYK-410 / 411 / 420 Идеальное перемешивание – условие для эффективного введения важно: Всегда рекомендовано введение при перемешивании ! эффект воронки ( vortex effect ) введение при перемешивании Характеристики течения зависят от : - геометрии емкости - скорости вращения (м/с) - геометрия фрезы - вязкость /сухой остаток

12 Жидкие тиксотропные добавки введение при перемешивании действующее в-во выпадает в форме микрокристаллов образование сетки за счет водородных связей результат: сильно тиксотропные характеристики течения

13 ксилол/ бутанол 80 / 20 эффективность при 2% дозировке BYK-410: Тиксотропная добавка для среднеполярных систем

14 BYK-410 Проверка совместимости и корректировка полярности ксилол / BuOH = 80 / вода + 410ксилол осаждение / зерна совместима (пузырьки возд.) осаждение / зерна слишком неполярна совместима слишком полярна вода ксилол бутилацетат монометиловый эфир пропиленгликоля n-бутанол ксилол/n-бутанол= 80/20 бутилацетат/МПА= 75/25

15 BYK-410 Регулировка совместимости 2. Определение совместимости визуальная оценка (частицы/зерна) и реологический эффект 1. BYK-410 в непигментированной рецептуре (гомогенное распределение) частицы/ зерна Приемлемая совместимость, нет необходимости менять рецептуру Нет частиц или зерен, выраженный реологический эффект Улучшение совместимости возможно при использовании растворителей подходящей полярности

16 BYK-410: стойкость к стеканию в 2K ПУ системе Рецептура: % Desmophen A 870 BA22,9 DISPERBYK-110 1,1 диоксид титана RKB-435,1 бутилацетат 8,3 МПА 8,3 диспергирование Dispermat 18 м/с Desmophen A 870 BA24,2 BYK-306 0,3 реологическая добавка 1,0 Белая эмаль на основе Desmophen A870 BA 100 µm 50 µm 200 µm 300 µm 500 µm проба сравнения слоистый силикат амид произв. касторового масла BYK-410

17 BYK-415 большая стабильность нанесения в зависимости от температуры характеристики течения постоянны при разных температурах замечательная стойкость к стеканию за счет быстрого образование структуры минимальное влияние на блеск и розлив отсутствие помутнения в жидком лаке профиль вязкости, стабильный при разных значениях сдвига замечательная совместимость, легкое введение минимальное влияние на пожелтение, обусловленное температурой или УФ-излучением возможны последозировка и введение прямо перед нанесением

18 BYK-420 / E420 / D420 - идеально подходит для изготовления > пигментных концентратов -> стабильность при хранении -> стойкость к образованию осадка -> предупреждение уплотнения структуры с отслаиванием верхнего слоя (синерезис) - улучшение стойкости к стеканию BYK-420: жидкая тиксотропная добавка для водных систем

19 BYK-420 : для введения требуется эффективное перемешивание негомогенное введение : нет загущающего эффекта частицы геля, включения гомогенное введение (напр.диссольвер) : отличный загущающий эффект однородность, нет выпадения частиц

20 BYK-420: сильный тиксотропный эффект в водных системах BYK-420 1% действ.в-ва акрилатный загуститель 1% действ.в-ва синтетический слоистый силикат 1% действ.в-ва природный слоистый силикат 1% действ.в-ва пирогенный оксид кремния 5% действ.в-ва

21 частицы/ сгустки Оптимизация за счет использования сорастворителей и смачивающих/ диспергирующих добавок Отсутствие частиц/ зерен и наличие выраженного реологического эффекта подходит к системе 2. Определение совместимости визуальная оценка совместимости (частицы/сгустки) и реологического эффекта 1. Введение BYK 420 в непигментированный состав (гомогенное перемешивание) BYK 420 : Технология использования. Проба на совместимость

22 BYK-420: введение и технология использования Улучшение совместимости при использовании сорастворителя и DISPERBYK-192 2% BYK-420 в чистой воде 2% BYK-420 в воде / бутилгликоль / DIS / 5 / 1 Рекомендуемые сорастворители: полипропиленгликоль (PPG 600) бутилгликоль (BG) Proglyde DMM (дипропиленгликоль диметиловый эфир)

23 BYK 420 : реологический эффект не зависит от pH 10 % азотная кислота 5% раствор аммиака

24 1.Вода50,0 – 68,7 2.Сорастворитель5,0 – 10,0 (напр.гликоль или эфир гликоля) 3.DISPERBYK-190 или DISPERBYK-1921,0 – 3,0 4.Эффектный пигмент25,0 – 35,0 5.BYK-4200,3 – 1,0 (введение при перемешивании) BYK-420: идеальная стойкость к осаждению и стабильность при хранении

25 BYK-420: технология введения Улучшение введения путем предразбавления 2. Разбавление сорастворителем (напр. Бутилгликоль, полипропиленгликоль (PPG 600), Proglyde DMM ) Прим. : предразбавляют непосредственно перед введе -нием, разбавленные смеси не подлежат хранению Улучшение путем разбавления продукта для снижения концентрации активного вещества 1.Разбавление NMP, NEP или DMSO (напр. 1:1) (стабильны при хранения во всех соотношениях ) solvent BYK-420 solvent NOT рекомендуется ! BYK-420 рекомендуется ! введение при слабом перемешивании нет воронки негомогенный ввод риск зернения растворитель РЕКОМЕНДОВАНО!НЕ РЕКОМЕНДОВАНО!

26 BYK-411 / E411 Жидкие тиксотропные добавки для неполярных систем - идеальные стойкость к осаждению / стабильность при хранении - улучшение стойкости к стеканию - оптимальные смачивание подложки и нанесение за счет выраженного разжижения при сдвиге

27 BYK-411: тиксотропные добавки für unpolare Systeme 1 % BYK-411 Высокая эффективность особенно в жирных алкидах проба сравнения Isopar H Отсутствие реологического эффекта в растворителях по причине несовместимости ксилолуайт-спирит

28 BYK-411: проверка совместимости Смола + BYK-411 усреднение совместимость + эффективность смола подходит ! смола не подходит ! несовместимость + неэффективность

29 BYK-410/ 411 / 420: преимущества стабильность при хранении, стойкость к осаждению улучшение стойкости к стеканию сильный эффект разжижения при перемешивании - реологический эффект не влияет на перекачиваемость - не осложняет рецептуру пигментных концентратов - хорошее распыление при нанесении пневматикой - хорошее смачивание / проникновение в подложку нет влияния на стабилизацию пигментов жидкие – простота в обращении действуют независимо от pH низкая чувствительность к воде

30 BYK-425 и BYK-428 Ассоциативные полиуретановые загустители -> псевдопластичное течение для регулировки вязкости в таре -> ньютоновское течение с высокосдвиговым эффектом

31 ВЫСОКАЯ НИЗКАЯ BYK-425 -> BYK-428 Сравнение низкосдвигового и высокосдвигового эффекта 425 BYK-428 -> 428 низкой скорости сдвига высокой скорости сдвига комбинация BYK BYK-428 проба сравнения вязкость η(Пас) скорость сдвига D (1/с)

32 BYK 425 : уретан, модифицированный мочевиной. Псевдопластичное течение за счет ассоциация с пленкообразующим и образования водородных связей гидрофобная частица ПУ загуститель Традиционные ПУ загустители: BYK-425 водородные связи BYK 425:ПУ модифици- рованный мочевиной

33 дозировка добавки : 0,2% действ.вещества BYK-425 BYK-420 ПУ загуститель проба сравнения BYK-425 : высоко эффективен с водными связующими Акрилатная дисперсия Joncryl SCX 8280 вязкость (Па*с) скорость сдвига (1/с)

34 BYK-425: преимущества / свойства загуститель с универсальной совместимостью в водоразбавляемых системах возможно введение на заключительной стадии простота обращения -нет необходимости устанавливать pH -возможно разбавление водой нет отрицательного влияния на свойства покрытия не содержит ЛОС или алкилфенолэтоксилатов расходы не выше, чем с обычными загустителями очень высокая эффективность требует частичного предразбавления

35 BYK-428: требования к продукту Современные водные ЛКМ, которые наносятся кистью, требуют сегодня -> технологичности и хорошего розлива -> сходной с традиционными органорастворимыми алкидными ЛКМ Комбинации -> загустителей для низких и высоких скоростей сдвига -> необходимы для хорошей наносимости и замечательного розлива

36 Описание низкосдвигового и высокосдвигового эффектов Кривая течения Описывает напряжение сдвига (силу) при некоторой определенной скорости сдвига. Кривая вязкости Описывает вязкость жидкости (характеристики течения) при определенной скорости сдвига. вязкость скорость сдвига D характеристика течения загустителя в области высокого сдвига характеристика течения загустителя в низкосдвиговой области напряжение сдвига скорость сдвига D

37 Реометр кривая течения алкидная органорастворимая краска контроль (акриловая краска) + BYK-428 / BYK-425 комбинация + BYK единицы ICI Контроль: эмульсионная краска на основе чистого акрилата. ОКП 22 BYK-428: Высокосдвиговый эффект в сочетании с BYK-425 Результаты для ротационного вискозиметра и ICI конус-плита скорость сдвига (1/с) напряжение сдвига (Па)

38 сочетает замечательную наносимость с улучшенным розливом ньютоновское течение отсутствие отрицательного влияния на блеск очень хороша совместимость с пигментными концентратами и растир (Rub-out) уменьшенная скклонность к разбрызгиванию без ЛОС и не содержит алкилфенолэтоксилатов BYK-428: преимущества

39 BYK-430 и BYK-431 Жидкие полиамиды - более простые в обращении чем порошкообразные продукты - псевдопластичное течение - для органорастворимых, безрастворительных и ЛКМ с высоким сухим остатком

40 Традиционные реологические добавки: пасты или порошки. Органоглины Полиамидная паста Полиамидный порошок

41 BYK-430 / BYK-431 химическая структура BYK-430 BYK-431 высокомолекулярный полиамид, модифицированный полимочевиной мочевинные группы группы, улучшающие совместимость (алкил-, простой полиэфир) полиамид

42 BYK-430 / 431: механизм действия 2. распределение и степень переплетения молекул добавки зависят от растворимости и температуры матрицы связующего и пигмента распределение и степень переплетения молекул добавки зависят от растворимости и температуры матрицы связующего и пигмента введение при перемешивании введение при перемешивании различия в полярности органорастворимой среды обуславливают различное раскрытие молекулярных клубков различия в полярности органорастворимой среды обуславливают различное раскрытие молекулярных клубков повышение вязкости, в зависимости от полярности и температуры повышение вязкости, в зависимости от полярности и температуры 1. псевдопластичные характеристики течения гарантируют быстрое увеличение вязкости (при нанесении) и обеспечивают хорошую стойкость к стеканию псевдопластичные характеристики течения гарантируют быстрое увеличение вязкости (при нанесении) и обеспечивают хорошую стойкость к стеканию псевдопластичное течение скорость сдвига D [ 1/с ] вязкость Pas = f (D)

43 BYK-430 / 431 возможности введения B: введение на заключительном этапе производства A: введение в замес мин/ 40-50°C период активации контроль температуры на стадии диспергирования не является обязательным

44 BYK-430: работает также в чистых растворителях прозраченэффективен тексанол опалесценциясильн.эффектэффективенDowanol PM флоккуляциясильн.эффект Dowanol DPM помутнениесильн.эффект ацетон опалесценциясильн.эффект диацетоновый спирт прозраченсильн.эффект монофенилгликоль совместимостьчерез деньчерез часрастворитель чистые растворители: BYK-430 дозировка 2% действ.в-ва помутнениесильн.эффект4060 помутнениесильн.эффект50 помутнениесильн.эффект3070 помутнениесильн.эффект2080 помутнениесильн.эффект1090 опалесценциясильн.эффект0100 разделениенет эффекта1000 совместимостьчерез деньбутилацетатDowanol PM смесь растворителей : дозировка 2% действ.в-ва

45 сгустков нет Эффективность % полиамид (порошок/паста) образование сгустков Температура введения °C BYK-430/BYK-431 (жидкость) BYK-430 / BYK-431 легкое введение за счет жидкой формы

46 BYK-431 BYK-431: строительные ЛКМ ремонтные Пк / грунтовки промышленные ЛКМ напр. : o алкидные и полиэфирные смолы o термопластичные акрилаты o 2K полиуретаны BYK-430 BYK-430: толстослойные системы антикоррозионные системы промышленные ЛКМ напр. : o 2K эпоксидные системы o эпоксидные грунтовки o 2K полиуретаны o алкидно-меламиновые системы неполярные системыполярные системы BYK-430 / BYK-431: область применения

47 BYK-430: оптимальная стойкость к стеканию в 2K-эпоксидной грунтовке проба сравнения производное касторового масла полиамидBYK µm 150 µm 250 µm 100 µm 200 µm 300 µm 350 µm 400 µm 450 µm 500 µm 250 µm 50 µm 700 µm 300 µm

48 BYK-431: стойкость к стеканию в 2К акрилатной системе дозировка 1% формы поставки 150 µm 180 µm 300 µm 90 µm 300 µm контроль BYK-431 BYK-410 порошок амида паста амида

49 BYK-430 / BYK-431 Преимущества Обращение - жидкости, легкие в обращении и переработке - возможно введение на конечном этапе производства - не требуют деагломерации - не требует контролируемой фазы охлаждения после производства - температура активации ниже 50°C - отсутствует тенденция к образованию сгустков при хранении Применение - очень хороший контроль стойкости к образованию потеков - очень хорошая стойкость к образованию осадка даже при повышенных температурах - не вызывает проблем с межслойной адгезией (в сравнении с немодифицированными полиамидами)

50 BYK-415 добавка на основе жидкой полимочевины - органорастворимые ЛКМ средней полярности форсированной и горячей сушки органорастворимые ЛКМ средней полярности форсированной и горячей сушки - реологический эффект стабилен реологический эффект стабилен при разных температурах - псевдопластичное течение псевдопластичное течение - улучшенная стабильность нанесения улучшенная стабильность нанесения

51 Реологические добавки BYK - структурные различия - структура BYK-410 (модифицированная мочевина) Mr ~ г/моль - структура BYK-415 (модифицированная полимочевина) Mr ~ – г/моль

52 BYK-415 – область применения конвейерные авто ЛКМ авторемонтные ЛКМ промышленные ЛКМ BYK-415 Улучшение стабильности нанесения при разных температурах систем горячей и форсированной сушки : автоконвейерные ЛКМсушка при 140°C ЛКМ по пластику сушка < 80°C авторемонтные ЛКМ сушка при 50°C промышленные ЛКМсушка при 80 – 140°C для методов нанесения с низкой вязкостью : вязкость при распылении 30s DIN4 толщина сухого покрытия30-70 µm

53 BYK вязкость остается стабильной при разных температурах

54 1% действ.в-ва BYK-415 – отсутствие помутнения в жидком лаке SCAпроба сравнения BYK-415

55 Определение стойкости к стеканию – проба на потеки стоек к стеканию нет потеков клинообразно увеличивающаяся толщина слоя 55 µm Задача: улучшение стойкости к стеканию, особенно при повышенных температурах нанесение на высоких оборотах головкой-колоколом на перфорированную подложку 43 µm

56 BYK-415 восстановление структуры при нанесении высокоротационной головкой при 20°C и 50°C время / с 50 °C 20 °C вязкость / Pas BYK-415 медленное восстановление стуктуры при комнатной температуре быстрое восстановление при 50°C полиэфир-меламиновая эмаль горячей сушки

57 Эффект сочетания BYK-415/BYK восстановление структуры во время сушки после прохода через высокооборотистую головку нанесения восставновле ние структуры при 20°C фаза удаления воздуха температура °C начало отверждения время / с G´ / Pa elastischer Anteil 0,7% ДВ BYK-415 0,3% ДВ BYK-430 1,0% ДВ BYK-415/BYK-430 7:3 ДВ = действ.в-ва

58 BYK увеличенная стабильность нанесения при различных температурах течение, стабильное при разных температурах замечательная стойкость к стеканию за счет быстрого восстановления структуры минимальное влияние на блеск и розлив отсутствие помутнения в жидком лаке профиль вязкости, стабильный к сдвигу замечательная совместимость, простое введение минимальное влияние на пожелтение вызванное температурой или УФ-излучением возможно последозирование или введение непосредственно перед нанесением

59 Aquatix 8421 реологический воск - улучшает ориентацию эффектных пигментов в водных системах - предупреждает эффект облачности и пятнистости - замечательная стойкость к осаждению - простота введения и переработки

60 Ориентация эффектных пигментов CERAFAK 103 CERAFAK 106 обычные восковые добавки: CERATIX 8461 CERATIX 8463 воски, модифицирующие реологию : Переход в водные системы : AQUACER 507 AQUACER 840 AQUACER 526 Обычные восковые добавки : Во многих случаях недостаточная ориентация эффектных пигментов Стандартные (с 1996): Специальные (с 1996): воски, модифицирующие реологию : ?

61 AQUATIX 8421: свойства продукта Водная неионогенная эмульсия модифицированного сополимера этиленвинилацетата (ЭВА) для улучшения ориентации эффектных пигментов в водных лакокрасочных системах Массовая доля нелетучих веществ - 20% Температура плавления (восковой составляющей), °C Вязкость при 23°C (D=400/сек), мПасек < 100 pH 5,5 Дозировка добавки (в форме поставки) на рецептуру 5 – 10 %

62 AQUATIX 8421: готовый-к-использованию за счет жидкой формы амид слоистый силикат AQUATIX 8421

63 AQUATIX 8421: влияние на оптические свойства без реологической добавки AQUATIX 8421 не приемлемо замечательно базисная эмаль Natürlich richtig herum!

64 AQUATIX 8421: введение установка pH в границах перед введением AQUATIX 8421 AQUATIX 8421 перед или после ввода эффектного пигмента (в зависимости от вязкости) реология ЛКМ напоминает пудинг не следует измерять вязкость воронкой истечения вместо этого используется ротационный вискозиметр (напр. Брукфильда) !

65 AQUATIX 8421: преимущества первая восковая добавка, модифицирующий реологию для водных ЛКМ нет необходимости добавлять другие реологические добавки улучшает ориентацию эффектных пигментов (флип-флоп) уменьшает облачность / пятнистость готовая-к-использованию – не нужно предразбавление простота введения – необходимы только небольшие силы сдвига возможно последозирование

66 AQUATIX 8421: стартовые рецептуры Viacryl 1 VSC BYK дист.вода16.5 паста алюминия13.0 DMEA (10% в воде) 4.0 AQUATIX BYK дист.вода паста алюминия (актуальный стандарт) дист.вода32.0 бутилгликоль32.0 DISPERBYK Hydrolan 2 IL базисная автомобильная эмаль-металлик паста алюминия (после оптимизации) дист.вода61.9 DISPERBYK AQUATIX BYK-4200,3 Hydrolan 2 IL DMEA (10%) % дист.воды для установки рабочей вязкости, ca мПaс, Brookfield RVI / Sp.3 / 50 об/мин 1 Viacryl торговая марка Cytec 2 Hydrolan торговая марка Eckart

67 AQUATIX 8421: стартовые рецептуры Neocryl 1 A дист.вода12.5 бутилгликоль11.7 бутилдигликоль2.0 DPM3.0 BYK DMEA (10% in water) 2.9 паста алюминия11.0 AQUATIX эмаль металлик / общепромышленный ЛКМ паста алюминия (актуальный стандарт) дист.вода32.0 бутилгликоль32.0 DISPERBYK Hydrolan 2 IL паста алюминия (после оптимизации) дист.вода61.9 DISPERBYK AQUATIX BYK-4200,3 Hydrolan 2 IL DMEA (10%) Neocryl торговая марка DSM 2 Hydrolan торговая марка Eckart

68 ANTI-TERRA®, ATEPAS®, BYK®, BYK®-DYNWET®, BYK®-SILCLEAN®, BYKANOL®, BYKETOL®, BYKJET®, BYKOPLAST®, BYKUMEN®, DISPERBYK®, DISPERPLAST®, ISAROL®, LACTIMON®, NANOBYK®, SCONA®, SILBYK® и VISCOBYK® - зарегистрированные товарные знаки компании BYK-Chemie. AQUACER®, AQUAMAT®, AQUATIX®, CERACOL®, CERAFAK®, CERAFLOUR®, CERAMAT®, CERATIX®, HORDAMER® и MINERPOL® -зарегистрированные товарные знаки компании BYK-Cera. Данная информация соответствует самому современному уровню наших знаний. В связи с разнообразием рецептур, условий производства и переработки все вышеупомянутые рекомендации должны быть скорректированны с учетом специфических особенностей каждого производства. Данная информация не гарантирует свойств продукта в каждом отдельном случае. Мы не несем ответственности в случаях использования продукта за пределами рекомендуемых областей применения, включая случаи нарушения патентных прав.