წყალზე დაფუძნებული საღებავის გასქელების ტექნოლოგიის ყველაზე ლაკონური სახელმძღვანელო

1. გასქელების განმარტება და ფუნქცია

დანამატებს, რომლებსაც შეუძლიათ მნიშვნელოვნად გაზარდონ წყალზე დაფუძნებული საღებავების სიბლანტე, გასქელებები ეწოდება.

გასქელებები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ საფარის წარმოებაში, შენახვასა და მშენებლობაში.

გასქელების მთავარი ფუნქციაა საფარის სიბლანტის გაზრდა, რათა დააკმაყოფილოს გამოყენების სხვადასხვა ეტაპის მოთხოვნები. თუმცა, სხვადასხვა ეტაპზე საფარისთვის საჭირო სიბლანტე განსხვავებულია. მაგ.:

შენახვის პროცესში სასურველია მაღალი სიბლანტის ქონა, რათა თავიდან იქნას აცილებული პიგმენტის დალექვა;

მშენებლობის პროცესში სასურველია ჰქონდეს ზომიერი სიბლანტე, რათა უზრუნველყოფილი იყოს საღებავის კარგი ფუნჯირება ზედმეტი ლაქების გარეშე;

მშენებლობის შემდეგ, იმედია, რომ სიბლანტე სწრაფად დაუბრუნდება მაღალ სიბლანტეს მცირე დროის შეფერხების შემდეგ (გასწორების პროცესი), რათა თავიდან იქნას აცილებული ჩამოხრჩობა.

წყალხსნარში ხსნადი საფარების ფლუიდურობა არანიუტონურია.

როდესაც საღებავის სიბლანტე მცირდება ძვრის ძალის ზრდასთან ერთად, მას ფსევდოპლასტიკური სითხე ეწოდება და საღებავის უმეტესი ნაწილი ფსევდოპლასტიკური სითხეა.

როდესაც ფსევდოპლასტიკური სითხის დინების ქცევა დაკავშირებულია მის ისტორიასთან, ანუ ის დროზეა დამოკიდებული, მას თიქსოტროპული სითხე ეწოდება.

საფარის წარმოებისას, ჩვენ ხშირად შეგნებულად ვცდილობთ, რომ საფარი ტიკსოტროპული იყოს, მაგალითად, დანამატების დამატებით.

როდესაც საფარის თიქსოტროპია შესაბამისია, მას შეუძლია გადაჭრას საფარის სხვადასხვა ეტაპზე არსებული წინააღმდეგობები და დააკმაყოფილოს საფარის სხვადასხვა სიბლანტის ტექნიკური საჭიროებები შენახვის, მშენებლობის გასწორებისა და გაშრობის ეტაპებზე.

ზოგიერთ გასქელებას შეუძლია საღებავი მაღალი თიქსოტროპიით შეავსოს, რის გამოც მას უფრო მაღალი სიბლანტე აქვს მოსვენების ან დაბალი ძვრის სიჩქარის დროს (მაგალითად, შენახვის ან ტრანსპორტირების დროს), რათა თავიდან აიცილოს საღებავში პიგმენტის დალექვა. ხოლო მაღალი ძვრის სიჩქარის დროს (მაგალითად, საფარის დაფარვის პროცესში) მას დაბალი სიბლანტე აქვს, რის გამოც საფარს საკმარისი დინება და გასწორება შეუძლია.

თიქსოტროპია გამოისახება თიქსოტროპული ინდექსით TI და იზომება ბრუკფილდის ვისკომეტრით.

TI = სიბლანტე (გაზომილი 6 ბრ/წთ-ზე) / სიბლანტე (გაზომილი 60 ბრ/წთ-ზე)

2. გასქელების ტიპები და მათი გავლენა საფარის თვისებებზე

(1) ტიპები ქიმიური შემადგენლობის მიხედვით, გასქელებები იყოფა ორ კატეგორიად: ორგანული და არაორგანული.

არაორგანულ ტიპებს მიეკუთვნება ბენტონიტი, ატაპულგიტი, ალუმინის მაგნიუმის სილიკატი, ლითიუმის მაგნიუმის სილიკატი და ა.შ., ორგანული ტიპები, როგორიცაა მეთილცელულოზა, ჰიდროქსიეთილცელულოზა, პოლიაკრილატი, პოლიმეტაკრილატი, აკრილის მჟავა ან მეთილაკრილის ჰომოპოლიმერი ან კოპოლიმერი და პოლიურეთანი და ა.შ.

საფარის რეოლოგიურ თვისებებზე გავლენის თვალსაზრისით, გასქელებები იყოფა თიქსოტროპულ და ასოციაციურ გასქელებად. შესრულების მოთხოვნების თვალსაზრისით, გასქელების რაოდენობა უნდა იყოს ნაკლები და გასქელების ეფექტი კარგი; ფერმენტებით მისი ეროზია ადვილი არ არის; როდესაც სისტემის ტემპერატურა ან pH მნიშვნელობა იცვლება, საფარის სიბლანტე მნიშვნელოვნად არ შემცირდება და პიგმენტი და შემავსებელი არ დაილექება. კარგი შენახვის სტაბილურობა; კარგი წყლის შეკავება, არ არის აშკარა ქაფის ფენომენი და არ აქვს უარყოფითი გავლენა საფარის ფენის მუშაობაზე.

①ცელულოზის გასქელება

საფარებში გამოყენებული ცელულოზის გასქელებლები ძირითადად მეთილცელულოზა, ჰიდროქსიეთილცელულოზა და ჰიდროქსიპროპილმეთილცელულოზაა, ხოლო ეს უკანასკნელი ორი უფრო ხშირად გამოიყენება.

ჰიდროქსიეთილცელულოზა არის პროდუქტი, რომელიც მიიღება ბუნებრივი ცელულოზის გლუკოზის ერთეულებზე ჰიდროქსილის ჯგუფების ჰიდროქსიეთილის ჯგუფებით ჩანაცვლებით. პროდუქტების სპეციფიკაციები და მოდელები ძირითადად გამოირჩევა ჩანაცვლების ხარისხისა და სიბლანტის მიხედვით.

ჰიდროქსიეთილცელულოზის სახეობები ასევე იყოფა ნორმალური გახსნის ტიპის, სწრაფი დისპერსიის ტიპის და ბიოლოგიური სტაბილურობის ტიპის. გამოყენების მეთოდის მიხედვით, ჰიდროქსიეთილცელულოზის დამატება შესაძლებელია საფარის წარმოების პროცესის სხვადასხვა ეტაპზე. სწრაფად დისპერსიული ტიპის დამატება შესაძლებელია პირდაპირ მშრალი ფხვნილის სახით. თუმცა, სისტემის pH მნიშვნელობა დამატებამდე უნდა იყოს 7-ზე ნაკლები, ძირითადად იმიტომ, რომ ჰიდროქსიეთილცელულოზა ნელა იხსნება დაბალ pH მნიშვნელობაზე და საკმარისი დროა წყლის ნაწილაკებში შესაღწევად, შემდეგ კი pH მნიშვნელობა იზრდება, რათა ის სწრაფად გაიხსნას. შესაბამისი ნაბიჯების გამოყენება ასევე შესაძლებელია წებოვანი ხსნარის გარკვეული კონცენტრაციის მოსამზადებლად და საფარის სისტემაში დასამატებლად.

ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზაარის პროდუქტი, რომელიც მიიღება ბუნებრივი ცელულოზის გლუკოზის ერთეულზე ჰიდროქსილის ჯგუფის მეტოქსი ჯგუფით ჩანაცვლებით, ხოლო მეორე ნაწილი ჰიდროქსიპროპილ ჯგუფით ჩანაცვლებით. მისი გასქელების ეფექტი ძირითადად იგივეა, რაც ჰიდროქსიეთილცელულოზისა. ის მდგრადია ფერმენტული დაშლის მიმართ, მაგრამ მისი წყალში ხსნადობა ისეთივე კარგი არ არის, როგორც ჰიდროქსიეთილცელულოზისა და აქვს ნაკლი, რომ გაცხელებისას გელის წარმოქმნას განიცდის. ზედაპირულად დამუშავებული ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზისთვის, გამოყენებისას მისი პირდაპირ დამატება შესაძლებელია წყალში. მორევისა და გაფანტვის შემდეგ, დაამატეთ ტუტე ნივთიერებები, როგორიცაა ამიაკის წყალი, რათა pH მნიშვნელობა 8-9-მდე დაარეგულიროთ და ურიეთ სრულ გახსნამდე. ზედაპირული დამუშავების გარეშე ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზისთვის, გამოყენებამდე მისი დალბობა და გაბერვა შესაძლებელია 85°C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე გაცხელებული წყლით, შემდეგ კი ოთახის ტემპერატურამდე გაგრილება, შემდეგ კი ცივი წყლით ან ყინულის წყლით სრულად გახსნამდე.

② არაორგანული გასქელება

ამ ტიპის გასქელება ძირითადად ზოგიერთი გააქტიურებული თიხის პროდუქტია, როგორიცაა ბენტონიტი, მაგნიუმის ალუმინის სილიკატური თიხა და ა.შ. იგი ხასიათდება იმით, რომ გასქელების ეფექტის გარდა, მას ასევე აქვს კარგი სუსპენზიის ეფექტი, ხელს უშლის ჩაძირვას და არ მოქმედებს საფარის წყალგამძლეობაზე. საფარის გაშრობისა და აპკად ფორმირების შემდეგ, ის მოქმედებს როგორც შემავსებელი საფარის აპკში და ა.შ. არახელსაყრელი ფაქტორი ის არის, რომ ის მნიშვნელოვნად მოქმედებს საფარის გასწორებაზე.

③ სინთეტიკური პოლიმერული გასქელება

სინთეტიკური პოლიმერული გასქელებები ძირითადად გამოიყენება აკრილსა და პოლიურეთანში (ასოციაციური გასქელებები). აკრილის გასქელებები ძირითადად კარბოქსილის ჯგუფების შემცველი აკრილის პოლიმერებია. 8-10 pH-ის მქონე წყალში კარბოქსილის ჯგუფი დისოცირდება და შეშუპება ხდება; როდესაც pH-ის მნიშვნელობა 10-ზე მეტია, ის წყალში იხსნება და კარგავს გასქელების ეფექტს, ამიტომ გასქელების ეფექტი ძალიან მგრძნობიარეა pH-ის მნიშვნელობის მიმართ.

აკრილატის გასქელების გასქელების მექანიზმი იმაში მდგომარეობს, რომ მისი ნაწილაკები შეიძლება ადსორბირებული იყოს საღებავში ლატექსის ნაწილაკების ზედაპირზე და ტუტე შეშუპების შემდეგ წარმოქმნას საფარის ფენა, რაც ზრდის ლატექსის ნაწილაკების მოცულობას, აფერხებს ნაწილაკების ბრაუნის მოძრაობას და ზრდის საღებავის სისტემის სიბლანტეს. მეორეც, გასქელების შეშუპება ზრდის წყლის ფაზის სიბლანტეს.

(2) გასქელების გავლენა საფარის თვისებებზე

გასქელების ტიპის გავლენა საფარის რეოლოგიურ თვისებებზე შემდეგია:

როდესაც გასქელების რაოდენობა იზრდება, საღებავის სტატიკური სიბლანტე მნიშვნელოვნად იზრდება და სიბლანტის ცვლილების ტენდენცია ძირითადად თანმიმდევრულია გარე ძვრის ძალის ზემოქმედებისას.

გასქელების ეფექტის გამო, საღებავის სიბლანტე სწრაფად ეცემა ძვრის ძალის ზემოქმედებისას, რაც ფსევდოპლასტიურობას ავლენს.

ჰიდროფობიურად მოდიფიცირებული ცელულოზის გასქელების (მაგალითად, EBS451FQ) გამოყენებით, მაღალი ძვრის სიჩქარის დროს, სიბლანტე მაინც მაღალია, როდესაც რაოდენობა დიდია.

ასოციაციური პოლიურეთანის გასქელებლების (მაგალითად, WT105A) გამოყენებით, მაღალი ძვრის სიჩქარის დროს, სიბლანტე მაინც მაღალია, როდესაც რაოდენობა დიდია.

აკრილის გასქელებლების (მაგალითად, ASE60) გამოყენებისას, მიუხედავად იმისა, რომ სტატიკური სიბლანტე სწრაფად იზრდება დიდი რაოდენობით გამოყენებისას, სიბლანტე სწრაფად მცირდება უფრო მაღალი ძვრის სიჩქარის დროს.

3. ასოციაციური გასქელება

(1) გასქელების მექანიზმი

ცელულოზის ეთერი და ტუტეში შეშუპებადი აკრილის გასქელებლები მხოლოდ წყლის ფაზის გასქელებას ახდენენ, თუმცა წყალზე დამზადებული საღებავის სხვა კომპონენტებზე გასქელების ეფექტი არ აქვთ და არც საღებავში არსებულ პიგმენტებსა და ემულსიის ნაწილაკებს შორის მნიშვნელოვან ურთიერთქმედებას იწვევენ, ამიტომ საღებავის რეოლოგიური თვისებების კორექტირება შეუძლებელია.

ასოციაციური გასქელებები ხასიათდება იმით, რომ ჰიდრატაციის გზით გასქელებასთან ერთად, ისინი ასევე სქელდებიან ერთმანეთთან, გაფანტულ ნაწილაკებთან და სისტემის სხვა კომპონენტებთან ასოციაციის გზით. ეს ასოციაცია დისოცირდება მაღალი ძვრის სიჩქარის დროს და ხელახლა ასოცირდება დაბალი ძვრის სიჩქარის დროს, რაც საშუალებას იძლევა საფარის რეოლოგიის კორექტირების.

ასოციაციური გასქელების გასქელების მექანიზმი იმაში მდგომარეობს, რომ მისი მოლეკულა წარმოადგენს წრფივ ჰიდროფილურ ჯაჭვს, პოლიმერულ ნაერთს ლიპოფილური ჯგუფებით ორივე ბოლოში, ანუ მას სტრუქტურაში აქვს ჰიდროფილური და ჰიდროფობიური ჯგუფები, ამიტომ მას აქვს ზედაპირულად აქტიური ნივთიერების მოლეკულების მახასიათებლები. ასეთ გასქელების მოლეკულებს შეუძლიათ არა მხოლოდ ჰიდრატაცია და შეშუპება წყლის ფაზის გასქელების მიზნით, არამედ მიცელების წარმოქმნაც, როდესაც მისი წყალხსნარის კონცენტრაცია აღემატება გარკვეულ მნიშვნელობას. მიცელებს შეუძლიათ გაერთიანდნენ ემულსიის პოლიმერულ ნაწილაკებთან და პიგმენტურ ნაწილაკებთან, რომლებმაც ადსორბირებული აქვთ დისპერსანტი სამგანზომილებიანი ქსელური სტრუქტურის შესაქმნელად და ურთიერთდაკავშირებული და ჩახლართულია სისტემის სიბლანტის გასაზრდელად.

უფრო მნიშვნელოვანია, რომ ეს ასოციაციები დინამიური ბალანსის მდგომარეობაშია და ამ ასოცირებულ მიცელებს შეუძლიათ თავიანთი პოზიციის შეცვლა გარე ძალების ზემოქმედებისას, რათა საფარს ჰქონდეს გასწორების თვისებები. გარდა ამისა, რადგან მოლეკულას რამდენიმე მიცელისგან შედგება, ეს სტრუქტურა ამცირებს წყლის მოლეკულების მიგრაციის ტენდენციას და ამით ზრდის წყლიანი ფაზის სიბლანტეს.

(2) როლი საფარებში

ასოციაციური გასქელებლების უმეტესობა პოლიურეთანებია და მათი ფარდობითი მოლეკულური წონა 103-104 რიგის სიდიდის ფარგლებშია, რაც ორი რიგის სიდიდით ნაკლებია ჩვეულებრივ პოლიაკრილის მჟავასა და ცელულოზის გასქელებებზე, რომელთა ფარდობითი მოლეკულური წონა 105-106-ს შორისაა. დაბალი მოლეკულური წონის გამო, ჰიდრატაციის შემდეგ ეფექტური მოცულობის ზრდა ნაკლებია, ამიტომ მისი სიბლანტის მრუდი უფრო ბრტყელია, ვიდრე არაასოციაციური გასქელებლების.

ასოციაციური გასქელების დაბალი მოლეკულური წონის გამო, წყლის ფაზაში მისი მოლეკულათშორისი ჩახლართულობა შეზღუდულია, ამიტომ მისი გასქელების ეფექტი წყლის ფაზაზე მნიშვნელოვანი არ არის. დაბალი ძვრის სიჩქარის დიაპაზონში, მოლეკულებს შორის ასოციაციის გარდაქმნა მეტია, ვიდრე მოლეკულებს შორის ასოციაციის დესტრუქცია, მთელი სისტემა ინარჩუნებს თანდაყოლილ სუსპენზიურ და დისპერსიულ მდგომარეობას და სიბლანტე ახლოსაა დისპერსიული გარემოს (წყლის) სიბლანტესთან. ამიტომ, ასოციაციური გასქელება იწვევს იმას, რომ წყალზე დაფუძნებულ საღებავის სისტემას აჩვენოს უფრო დაბალი აშკარა სიბლანტე, როდესაც ის დაბალი ძვრის სიჩქარის რეგიონშია.

ასოციაციური გასქელებები ზრდიან მოლეკულებს შორის პოტენციურ ენერგიას დისპერსიულ ფაზაში ნაწილაკებს შორის კავშირის გამო. ამ გზით, მაღალი ძვრის სიჩქარის დროს მოლეკულებს შორის კავშირის გასაწყვეტად საჭიროა მეტი ენერგია და იგივე ძვრის დეფორმაციის მისაღწევად საჭირო ძვრის ძალაც უფრო დიდია, რის გამოც სისტემა მაღალი ძვრის სიჩქარის დროს ავლენს უფრო მაღალ ძვრის სიჩქარეს. აშკარა სიბლანტე. მაღალი მაღალი ძვრის სიბლანტე და დაბალი დაბალი ძვრის სიბლანტე მხოლოდ საღებავის რეოლოგიურ თვისებებში საერთო გასქელებლების ნაკლებობის კომპენსირებას ახდენს, ანუ ორი გასქელება შეიძლება გამოყენებულ იქნას კომბინაციაში ლატექსის საღებავის სითხის რეგულირებისთვის. ცვლადი შესრულება, სქელ ფენად დაფარვისა და საფარის ფენის ნაკადის ყოვლისმომცველი მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად.