Причины образования пены
Краски на водной основе не являются чистыми жидкостями, они представляют собой коллоидные дисперсии частиц (пигментов, смол) в носителе (воде). Одним из ключевых факторов стабильности воздушных пузырьков в красках являются поверхностно-активные вещества, поскольку именно они удерживают все различные ингредиенты вместе и не дают им разделяться или оседать.
ПАВ — это компонент, который предотвращает разделение фаз в эмульсиях. Они улучшают дисперсию и предотвращают оседание, смачивая поверхность пигмента, а также улучшают общую совместимость различных ингредиентов в водной рецептуре краски. Недостатком этих ПАВ является то, что они также очень эффективно стабилизируют воздух в красящей смеси, затрудняя его объединение, подъем на поверхность и выход наружу. Это связано с особыми свойствами поверхностно-активных веществ. ПАВ — это вещества, которые одновременно являются гидрофобными и гидрофильными. Гидрофобная часть ПАВ окружает пузырьки воздуха, стабилизируя их в краске и не давая им коалесцировать и подниматься к поверхности, чтобы выйти наружу.
Состав пеногасителя
Формулы состоят из трех основных компонентов:
1. носитель;
2. эмульгатор и смачивающий агент;
3. третий компонент или активный ингредиент.
Носитель может выступать в качестве самостоятельного пеногасителя. В пеногасительных составах его основная функция заключается в переносе гидрофобных компонентов к ламинарной поверхности, где они могут выполнять свою работу. Примерами носителей являются минеральные и силиконовые масла.
Эмульгаторы или смачивающие агенты используются для диспергирования пеногасителя в жидкости, которую необходимо пеногасить. Они контролируют, насколько трудно диспергировать пеногаситель, а также влияют на эффективность, стойкость и совместимость пеногасителя.
Третий компонент добавляется для улучшения характеристик, стабильности или совместимости пеногасителя.
К этой категории относятся водоотталкивающие частицы, жирные кислоты, связующие вещества и запатентованные компоненты, такие как молекулы пеногасителя.
Как работают пеногасители
Именно благодаря пеногасителям можно удалить пузырьки воздуха из системы, преодолевая стабилизирующий эффект поверхностно-активных веществ. Для этого пеногаситель разрабатывается таким образом, чтобы он был несовместим со слоем ПАВ на границе между стенкой пузырька и поверхностью жидкости или соседними стенками пузырька.
Пеногаситель должен быть жидкостью с низким поверхностным натяжением, контролируемой нерастворимостью или несовместимостью, положительным коэффициентом ввода для проникновения в слой пленки и положительным коэффициентом распространения для распространения по всему слою пленки. Пеногаситель также должен быть диспергирован в рецептуре в виде гидрофобных капель. Как только капли пеногасителя попадают в пленку и распределяются по ее площади, они дестабилизируют ПАВ, вызывая вытекание воды из пленки, что приводит к истончению стенок пузырька и его разрушению.
Поэтому, помимо поверхностного натяжения пеногасителя, важной характеристикой эффективного пеногасителя является его способность диспергироваться в пенообразующей жидкости и образовывать капли эффективного размера.
Спрос на пеногасители для покрытий с низким содержанием летучих органических соединений
В связи с введением норм, касающихся выбросов летучих органических соединений, и спросом потребителей на более экологичные продукты, за последнее десятилетие краски претерпели значительные изменения, и сегодня в составах архитектурных красок содержание летучих органических соединений практически нулевое. В качестве эмульсий используются более мягкие полимеры, которые образуют пленку без использования пленкообразующих веществ и приобретают свою твердость благодаря сшиванию после нанесения. Растворители больше не нужны для увеличения открытого времени и поддержания влажных краев во время нанесения. Ожидается, что все компоненты краски будут иметь нулевое или почти нулевое содержание летучих органических соединений, а вода будет единственным летучим жидким компонентом в рецептуре. Использование поверхностно-активных веществ становится все более важным для стабилизации таких составов, а применение экологически чистых ПАВ изменило ситуацию с образованием и стабильностью пены. В архитектурных покрытиях теперь ожидается однослойная отделка, и одним из способов достижения этого является разработка составов с более высокой вязкостью, чем в прошлом, как в диапазоне низкого, так и высокого сдвига. Все эти факторы влияют на требования к пеногашению современных покрытий.
Растворители больше не могут выступать в качестве временных пеногасителей в рецептуре, особенно в процессе производства. Более высокая вязкость означает, что пузырьки поднимаются из жидкости медленнее и с большим трудом. Увеличение количества используемого поверхностно-активного вещества означает, что пена более стабильна на протяжении всего покрытия. Пеногасители должны быть разработаны таким образом, чтобы противодействовать всем этим эффектам. Количество пеногасителя в покрытии может быть уменьшено, что отвечает насущной потребности в снижении содержания летучих органических соединений в покрытиях. Более сложная проблема пеногашения покрытий с низким содержанием летучих органических соединений, особенно тех, в рецептурах которых содержание летучих органических соединений практически нулевое, решается с помощью молекулярных пеногасителей.