สาเหตุหลักที่ทำให้สีสีน้ำแห้งคือเรซิน!

การทำให้แห้งเร็วเป็นข้อกำหนดของลูกค้าที่มักได้ยินบ่อยที่สุดสำหรับการเคลือบแบบน้ำ เนื่องจากความเป็นเอกลักษณ์ของโครงสร้างโมเลกุล กล่าวคือ พันธะไฮโดรเจนที่แข็งแกร่งระหว่างโมเลกุล ลักษณะของมันจึงแตกต่างจากตัวทำละลายอินทรีย์ส่วนใหญ่อย่างเห็นได้ชัด ในด้านการเคลือบสูตรน้ำ คุณลักษณะนี้มีความเข้มข้นเนื่องจากความร้อนระเหยของน้ำสูง อัตราการระเหยของน้ำจึงช้ากว่าตัวทำละลายเคลือบทั่วไปถึงสิบเท่าหรือหลายสิบเท่า นอกจากนี้ เนื่องจากปริมาณไอน้ำในอากาศมีความสำคัญและแตกต่างกันไปตามฤดูกาล อัตราการระเหยของน้ำจึงเปลี่ยนไปตามไปด้วย ในกรณีที่เลวร้ายที่สุด หากความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศถึง 100% การระเหยของน้ำจะหยุดลง และปัจจัยนี้จะไม่ได้รับผลกระทบจากตัวทำละลายที่ไม่ใช่น้ำ

แม้ว่าการเคลือบแบบน้ำจะเผชิญกับความท้าทายทางเทคนิคที่กล่าวถึงข้างต้น แต่ก็จะกลายเป็นสมาชิกที่สำคัญของสนามเคลือบอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้เนื่องจากคุณสมบัติในการปกป้องสิ่งแวดล้อม ด้วยความพยายามอย่างไม่ลดละของช่างทาสีที่ใช้น้ำในช่วงสิบปีที่ผ่านมา เทคโนโลยีสีที่ใช้น้ำจึงเติบโตเต็มที่มากขึ้น ปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อความเร็วในการทำให้แห้งของสารเคลือบที่ใช้น้ำและมาตรการที่เกี่ยวข้องที่สามารถนำมาใช้เมื่อกำหนดสูตรได้อธิบายไว้ด้านล่าง

1. การเลือกเรซิน:
เช่นเดียวกับสารเคลือบอื่นๆ ประสิทธิภาพของสารเคลือบแบบน้ำส่วนใหญ่จะถูกกำหนดโดยเรซินที่เลือกไว้ในสูตร เรซินขึ้นรูปฟิล์มที่ใช้น้ำส่วนใหญ่เป็นระบบอิมัลชัน และกลไกการขึ้นรูปฟิล์มของระบบนี้แตกต่างจากการเคลือบด้วยตัวทำละลาย เรซินที่ใช้ตัวทำละลายและตัวทำละลายก่อให้เกิดระบบเฟสเดียว ด้วยการระเหยของตัวทำละลาย ความหนืดของระบบจะเพิ่มขึ้นจนกลายเป็นของแข็ง ในแง่ของคุณสมบัติทางกลของระบบนั้นเป็นกระบวนการที่ต่อเนื่อง อิมัลชันสูตรน้ำเป็นระบบสองเฟส ด้วยการระเหยของน้ำ ความหนืดของระบบจะไม่เปลี่ยนแปลงมากนักในตอนเริ่มต้น แต่เมื่อปริมาตรของอนุภาคอิมัลชันคิดเป็นค่าวิกฤตของปริมาตรทั้งหมดของระบบ ระบบจะเปลี่ยนจากสถานะธุรกิจเป็นสถานะของแข็งอย่างกะทันหัน . กระบวนการที่ไม่ต่อเนื่อง จุดวิกฤตนี้คือการเริ่มต้นของสีที่ปราศจากตะกรันจากสีน้ำ ดังนั้นระยะเวลาที่ปราศจากตะกรันของสีน้ำจึงสั้นกว่าสีที่มีส่วนผสมของตัวทำละลายบางชนิด ประสิทธิภาพทั้งหมดตั้งแต่การทำให้พื้นผิวแห้งไปจนถึงฟิล์มสีขึ้นอยู่กับอัตราการระเหยของน้ำที่ตกค้างในระบบ การแทรกซึมของโมเลกุลขนาดใหญ่ในอนุภาคอิมัลชัน และอัตราการระเหยของโมเลกุลอินทรีย์ขนาดเล็กอื่นๆ ในระบบ ในการเพิ่มประสิทธิภาพระบบ เมื่อทำสูตรสีน้ำที่ใช้น้ำ ควรเลือกเรซินจากด้านต่อไปนี้:
ก. ปริมาณของแข็ง: โดยทั่วไป ยิ่งเนื้อหาที่เป็นของแข็งของอิมัลชันสูงเท่าใด ก็ยิ่งเข้าใกล้ค่าวิกฤตของความแห้งของพื้นผิวมากขึ้นเท่านั้น และความเร็วในการทำให้แห้งเร็วขึ้น อย่างไรก็ตาม ปริมาณของแข็งที่สูงเกินไปจะนำมาซึ่งปัจจัยที่ไม่เอื้ออำนวยหลายประการเช่นกัน การทำให้พื้นผิวแห้งเร็วเกินไปจะทำให้ระยะเวลาการแปรงฟันสั้นลงและทำให้เกิดความไม่สะดวกในการก่อสร้าง อิมัลชันที่มีปริมาณของแข็งสูงมักมีคุณสมบัติการไหลไม่ดีเนื่องจากมีระยะห่างระหว่างอนุภาคเรซินเพียงเล็กน้อยและไม่ไวต่อสารเพิ่มความข้น ซึ่งทำให้การปรับการพ่นหรือปูนปั้นของสารเคลือบทำได้ยากขึ้น
ข. ขนาดอนุภาคอิมัลชัน: ยิ่งอนุภาคอิมัลชันมีขนาดเล็ก ระยะห่างระหว่างอนุภาคภายใต้เนื้อหาที่เป็นของแข็งเดียวกันยิ่งน้อยลง ค่าวิกฤตของความแห้งของพื้นผิวยิ่งต่ำลง และความเร็วในการทำให้แห้งเร็วขึ้น อนุภาคขนาดเล็กของอิมัลชันจะนำมาซึ่งข้อดีอื่นๆ เช่น การสร้างฟิล์มที่ดีและมีความมันวาวสูง
ค. อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วเรซิน (Tg): โดยทั่วไป ยิ่ง Tg ของเรซินสูงเท่าใด ประสิทธิภาพการขึ้นรูปฟิล์มขั้นสุดท้ายก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม สำหรับเวลาในการทำให้แห้ง แนวโน้มโดยทั่วไปจะตรงกันข้าม สำหรับเรซินที่มีค่า Tg สูง มักจะจำเป็นต้องเพิ่มสารช่วยในการสร้างฟิล์มในสูตรมากขึ้น เพื่อช่วยให้เกิดการแทรกซึมของโมเลกุลขนาดใหญ่ระหว่างอนุภาคอิมัลชันร่วมกัน และส่งเสริมคุณภาพการขึ้นรูปฟิล์ม และการรวมตัวเหล่านี้ต้องใช้เวลามากพอที่จะระเหยออกจากระบบ ซึ่งจะยืดเวลาจากพื้นผิวที่แห้งไปจนแห้งสนิท ดังนั้น ในแง่ของปัจจัย Tg นี้ เวลาในการทำให้แห้งและคุณสมบัติในการขึ้นรูปฟิล์มมักจะขัดแย้งกัน
ง. โครงสร้างเฟสของอนุภาคอิมัลชัน: ขึ้นอยู่กับกระบวนการเตรียมของอิมัลชัน องค์ประกอบโมโนเมอร์เดียวกันอาจสร้างโครงสร้างเฟสของอนุภาคที่แตกต่างกัน โครงสร้างคอร์เชลล์ที่รู้จักกันดีเป็นตัวอย่างหนึ่ง แม้ว่าจะเป็นไปไม่ได้ที่อนุภาคทั้งหมดของอิมัลชันจะถูกสร้างเป็นโครงสร้างแกนกลางของเปลือกโลก คำอุปมาของภาพนี้ก็คือผู้คนสามารถเข้าใจคุณสมบัติการขึ้นรูปฟิล์มของอิมัลชันได้ หากเปลือก Tg ของอนุภาคต่ำและ Tg แกนสูง ระบบต้องการตัวช่วยในการสร้างฟิล์มน้อยลงและแห้งเร็ว อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเฟสต่อเนื่องหลังจากสร้างฟิล์มเป็นเรซิน Tg ต่ำ ความแข็งของฟิล์มสีจะได้รับผลกระทบในระดับหนึ่ง ในทางตรงกันข้าม ถ้าเปลือก Tg ของอนุภาคสูง จำเป็นต้องมีสารเสริมจำนวนหนึ่งสำหรับการสร้างฟิล์ม และความเร็วในการอบแห้งของฟิล์มจะช้ากว่าของเดิม แต่ความแข็งหลังจากการอบแห้งจะสูงขึ้น กว่าครั้งก่อน
อี ชนิดและปริมาณของสารลดแรงตึงผิว: สารลดแรงตึงผิวจำนวนหนึ่งถูกใช้ในกระบวนการผลิตของอิมัลชันทั่วไป สารลดแรงตึงผิวมีผลในการแยกและปกป้องอนุภาคอิมัลชัน และมีอิทธิพลอย่างมากต่อกระบวนการสร้างฟิล์มของการหลอมรวมของอนุภาค โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระยะเริ่มต้น กล่าวคือ เมื่อพื้นผิวแห้ง นอกจากนี้ สารเคมีพิเศษเหล่านี้ยังมีความสามารถในการละลายได้ในระดับน้ำและน้ำมัน และส่วนที่ละลายในเรซินจะทำหน้าที่เป็นตัวช่วยในการเกาะตัวกัน สารลดแรงตึงผิวที่แตกต่างกันเนื่องจากความสามารถในการละลายที่แตกต่างกันในเรซิน มีผลต่างกันเช่นเดียวกับตัวสร้างฟิล์ม

2. กลไกการบ่มเรซิน:
การขึ้นรูปและบ่มฟิล์มเรซินในน้ำโดยทั่วไปมีกลไกหลายประการ ประการแรก การรวมตัวและการรวมตัวของอนุภาคอิมัลชันเป็นกลไกที่ความแห้งของผิวอิมัลชันทั้งหมดต้องประสบ จากนั้น การระเหยของน้ำและสารช่วยในการสร้างฟิล์มอื่นๆ ทำให้คุณสมบัติพื้นฐานของเทอร์โมพลาสติกเรซินปรากฏอย่างเต็มที่ ซึ่งเป็นขั้นตอนที่สองของการบ่ม สุดท้าย อิมัลชันบางตัวแนะนำกลไกการเชื่อมขวางระหว่างการเตรียม หรือแนะนำสารเชื่อมขวางเมื่อใช้การเคลือบ เพื่อให้ความแข็งของฟิล์มได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติมบนพื้นฐานของเรซินเทอร์โมพลาสติก กลไกการเชื่อมขวางของขั้นตอนสุดท้ายนี้จะมีผลอย่างมากต่อความเร็วการบ่มขั้นสุดท้ายและระดับของฟิล์ม กลไกการเชื่อมขวางทั่วไปรวมถึงการเชื่อมขวางแบบออกซิเดชัน (เช่น การเชื่อมขวางของอัลคิดเรซิน) การเชื่อมขวางการเติมไมเคิล (เช่น ระบบอิมัลชันเชื่อมขวางในตัวบางระบบ) และการเชื่อมขวางการแทนที่นิวคลีโอฟิลิก (เช่น อีพ็อกซี่ โพลียูรีเทน เป็นต้น) ปฏิกิริยาเชื่อมขวางเหล่านี้ได้รับผลกระทบจากปัจจัยต่างๆ เช่น อุณหภูมิและ pH และความสัมพันธ์ระหว่างข้อกำหนดการบ่มของระบบและคุณสมบัติอื่นๆ ควรมีความสมดุลเมื่อกำหนดสูตร

3. ปริมาณและชนิดของตัวช่วยในการสร้างฟิล์ม:
ตามทฤษฎีแล้ว ตัวทำละลายเรซินใดๆ จะเป็นการรวมตัว ในทางปฏิบัติ เมื่อพิจารณาถึงปัจจัยต่างๆ เช่น ความปลอดภัย ราคา ความเร็ว ฯลฯ มีสารเติมแต่งในการสร้างฟิล์มทั่วไปเพียงโหลเท่านั้น ส่วนใหญ่เป็นแอลกอฮอล์ที่จุดเดือดสูง อีเทอร์ และเอสเทอร์ การรวมตัวเหล่านี้จะมีความต้องการของตนเองสำหรับวิศวกรการเคลือบด้วยน้ำที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปแล้ว วิศวกรผู้มีประสบการณ์มีเพียงสองหรือสามประเภทของการผสานรวมที่ใช้กันทั่วไป ข้อพิจารณาหลักคือการกระจายตัวของรีเอเจนต์ระหว่างน้ำกับเรซินและภายในอนุภาคเรซิน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเรซินสูตรน้ำเป็นเรซินแบบหลายเฟส การเลือกและการจับคู่ของสารช่วยขึ้นรูปฟิล์มมีความสำคัญเป็นพิเศษ

4. สภาพแวดล้อมการก่อสร้าง:
ในตอนต้นของบทความนี้ เราได้กล่าวถึงปัญหาน้ำ เป็นเพราะลักษณะของน้ำที่การเคลือบแบบน้ำมีความต้องการที่สูงกว่าสีที่ใช้น้ำมันในสภาพแวดล้อมการก่อสร้าง ส่วนใหญ่เพื่อควบคุมอุณหภูมิและความชื้นในระหว่างการก่อสร้างให้มากที่สุด การสร้างสูตรทั่วไปควรพยายามหลีกเลี่ยงสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูง หากต้องใช้ภายใต้ความชื้นสูง ควรปรับสูตร หรือควรเลือกเรซินที่มีการเกิดฟิล์มเร็ว หรือควรแยกไซต์ออก




อีพอกซีเรซินสูตรน้ำ