पाण्यावर आधारित पेंट घट्ट करण्याच्या तंत्रज्ञानावरील सर्वात संक्षिप्त ट्यूटोरियल

१. घट्ट करणाऱ्या पदार्थाची व्याख्या आणि कार्य

पाण्यावर आधारित रंगांची चिकटपणा लक्षणीयरीत्या वाढवू शकणाऱ्या पदार्थांना घट्ट करणारे पदार्थ (थिकनर) म्हणतात.

कोटिंग्जच्या उत्पादन, साठवणूक आणि बांधकामामध्ये थिकनर महत्त्वाची भूमिका बजावतात.

थिकनरचे मुख्य कार्य म्हणजे वापराच्या विविध टप्प्यांवरील गरजा पूर्ण करण्यासाठी कोटिंगची स्निग्धता वाढवणे. तथापि, वेगवेगळ्या टप्प्यांवर कोटिंगसाठी आवश्यक असलेली स्निग्धता वेगवेगळी असते. उदा:

साठवण प्रक्रियेदरम्यान, रंगद्रव्य खाली बसू नये म्हणून उच्च स्निग्धता असणे इष्ट असते;

रंगकाम करण्याच्या प्रक्रियेदरम्यान, रंगाची चिकटपणा मध्यम असणे इष्ट आहे, जेणेकरून रंगाचे जास्त डाग न पडता तो ब्रशने चांगल्या प्रकारे लावता येईल;

बांधकामानंतर, थोड्या कालावधीनंतर (समतलीकरण प्रक्रियेनंतर) चिकटपणा त्वरीत उच्च पातळीवर परत येईल आणि त्यामुळे खाली वाकणे टाळता येईल, अशी आशा आहे.

पाण्यावर आधारित लेपांची तरलता नॉन-न्यूटनियन असते.

जेव्हा कर्तन बलाच्या वाढीबरोबर रंगाची चिकटपणा कमी होतो, तेव्हा त्याला स्यूडोप्लास्टिक द्रव म्हणतात आणि बहुतेक रंग हे स्यूडोप्लास्टिक द्रव असतात.

जेव्हा स्यूडोप्लास्टिक द्रवाचे प्रवाह वर्तन त्याच्या इतिहासाशी संबंधित असते, म्हणजेच ते वेळेवर अवलंबून असते, तेव्हा त्याला थिक्सोट्रॉपिक द्रव म्हणतात.

कोटिंग्जचे उत्पादन करताना, आम्ही अनेकदा अ‍ॅडिटीव्ह्ज घालण्यासारख्या गोष्टींद्वारे कोटिंग्जला थिक्सोट्रॉपिक बनवण्याचा जाणीवपूर्वक प्रयत्न करतो.

जेव्हा कोटिंगची थिक्सोट्रॉपी योग्य असते, तेव्हा ती कोटिंगच्या विविध टप्प्यांमधील विरोधाभास सोडवू शकते आणि साठवणूक, बांधकाम समतलीकरण आणि वाळवण्याच्या टप्प्यांमध्ये कोटिंगच्या वेगवेगळ्या चिकटपणाच्या तांत्रिक गरजा पूर्ण करू शकते.

काही घट्ट करणारे पदार्थ पेंटला उच्च थिक्सोट्रॉपी प्रदान करू शकतात, ज्यामुळे स्थिर असताना किंवा कमी शियर रेटवर (जसे की साठवणूक किंवा वाहतूक) त्याची चिकटपणा जास्त असतो, जेणेकरून पेंटमधील रंगद्रव्य खाली बसण्यापासून रोखले जाते. आणि उच्च शियर रेटवर (जसे की कोटिंग प्रक्रिया), त्याची चिकटपणा कमी असतो, जेणेकरून कोटिंगमध्ये पुरेसा प्रवाह आणि समतलता येते.

थिक्सोट्रॉपी थिक्सोट्रॉपिक इंडेक्स TI ने दर्शविली जाते आणि ब्रुकफील्ड व्हिस्कोमीटरने मोजली जाते.

TI=श्यानता (6r/min वर मोजलेली)/श्यानता (60r/min वर मोजलेली)

२. घनीकरण करणाऱ्या पदार्थांचे प्रकार आणि लेपाच्या गुणधर्मांवर होणारे त्यांचे परिणाम

(1) प्रकार रासायनिक रचनेनुसार, घट्ट करणारे पदार्थ दोन श्रेणींमध्ये विभागले जातात: सेंद्रिय आणि असेंद्रिय.

अकार्बनी प्रकारांमध्ये बेंटोनाइट, अटापल्गाइट, ॲल्युमिनियम मॅग्नेशियम सिलिकेट, लिथियम मॅग्नेशियम सिलिकेट इत्यादींचा समावेश होतो, तर सेंद्रिय प्रकारांमध्ये मिथाइल सेल्युलोज, हायड्रॉक्सीइथाइल सेल्युलोज, पॉलिएक्रिलेट, पॉलिमेथाक्रिलेट, ॲक्रिलिक ॲसिड किंवा मिथाइल ॲक्रिलिक होमोपॉलिमर किंवा कोपॉलिमर आणि पॉलीयुरेथेन इत्यादींचा समावेश होतो.

कोटिंगच्या रियोलॉजिकल गुणधर्मांवरील प्रभावाच्या दृष्टिकोनातून, थिकनरचे थिक्सोट्रॉपिक थिकनर आणि असोसिएटिव्ह थिकनरमध्ये वर्गीकरण केले जाते. कार्यक्षमतेच्या आवश्यकतांनुसार, थिकनरचे प्रमाण कमी असावे आणि घट्ट करण्याचा परिणाम चांगला असावा; एन्झाइम्समुळे त्याचे विघटन सहज होऊ नये; जेव्हा प्रणालीचे तापमान किंवा pH मूल्य बदलते, तेव्हा कोटिंगची चिकटपणा लक्षणीयरीत्या कमी होऊ नये आणि रंगद्रव्य व फिलरचे गुच्छ तयार होऊ नयेत; चांगली साठवणूक स्थिरता; चांगली पाणी धरून ठेवण्याची क्षमता, फेस येण्याची कोणतीही स्पष्ट घटना नाही आणि कोटिंग फिल्मच्या कार्यक्षमतेवर कोणताही प्रतिकूल परिणाम होत नाही.

①सेल्युलोज घट्ट करणारा पदार्थ

कोटिंग्जमध्ये वापरले जाणारे सेल्युलोज थिकनर प्रामुख्याने मिथाइलसेल्युलोज, हायड्रॉक्सीइथाइलसेल्युलोज आणि हायड्रॉक्सीप्रोपाइलमिथाइलसेल्युलोज आहेत, आणि त्यांपैकी शेवटचे दोन अधिक सामान्यपणे वापरले जातात.

हायड्रॉक्सीइथिल सेल्युलोज हे नैसर्गिक सेल्युलोजच्या ग्लुकोज एककांवरील हायड्रॉक्सिल गटांच्या जागी हायड्रॉक्सीइथिल गट ठेवून मिळवलेले उत्पादन आहे. या उत्पादनांची वैशिष्ट्ये आणि मॉडेल्स मुख्यत्वे प्रतिस्थापनाची पातळी आणि स्निग्धतेनुसार ओळखली जातात.

हायड्रॉक्सीइथिल सेल्युलोजचे प्रकार सामान्य विरघळणारा प्रकार, जलद विखुरणारा प्रकार आणि जैविक स्थिरता प्रकारात विभागले जातात. वापराच्या पद्धतीबद्दल बोलायचे झाल्यास, कोटिंग उत्पादन प्रक्रियेत हायड्रॉक्सीइथिल सेल्युलोज वेगवेगळ्या टप्प्यांवर टाकता येतो. जलद विखुरणारा प्रकार थेट कोरड्या पावडरच्या स्वरूपात टाकता येतो. तथापि, टाकण्यापूर्वी प्रणालीचे pH मूल्य ७ पेक्षा कमी असावे, याचे मुख्य कारण म्हणजे कमी pH मूल्यावर हायड्रॉक्सीइथिल सेल्युलोज हळूहळू विरघळतो, आणि पाणी कणांच्या आत शिरण्यासाठी पुरेसा वेळ मिळतो, आणि नंतर pH मूल्य वाढवल्यावर ते लवकर विरघळते. विशिष्ट सांद्रतेचे गोंद द्रावण तयार करून ते कोटिंग प्रणालीमध्ये टाकण्यासाठी संबंधित पायऱ्यांचा वापर देखील केला जाऊ शकतो.

हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोजहे एक असे उत्पादन आहे जे नैसर्गिक सेल्युलोजच्या ग्लुकोज युनिटवरील हायड्रॉक्सिल गटाच्या जागी मेथॉक्सी गट ठेवून आणि उर्वरित भागाच्या जागी हायड्रॉक्सीप्रोपिल गट ठेवून मिळवले जाते. याचा घट्टपणा आणण्याचा परिणाम मूलतः हायड्रॉक्सीइथिल सेल्युलोजसारखाच असतो. आणि ते एन्झायमेटिक विघटनास प्रतिरोधक असते, परंतु त्याची पाण्यात विरघळण्याची क्षमता हायड्रॉक्सीइथिल सेल्युलोजइतकी चांगली नसते आणि गरम केल्यावर त्याचे जेलमध्ये रूपांतर होण्याचा तोटा असतो. पृष्ठभागावर प्रक्रिया केलेल्या हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोजला वापरताना थेट पाण्यात टाकता येते. ढवळून आणि विरघळल्यानंतर, pH मूल्य ८-९ पर्यंत समायोजित करण्यासाठी अमोनिया पाण्यासारखे अल्कधर्मी पदार्थ टाकावेत आणि पूर्णपणे विरघळेपर्यंत ढवळावे. पृष्ठभागावर प्रक्रिया न केलेल्या हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोजला वापरण्यापूर्वी ८५°C पेक्षा जास्त तापमानाच्या गरम पाण्यात भिजवून फुगवावे, नंतर खोलीच्या तापमानापर्यंत थंड करावे आणि मग पूर्णपणे विरघळण्यासाठी थंड पाण्याने किंवा बर्फाच्या पाण्याने ढवळावे.

②अकार्बनी घट्ट करणारा पदार्थ

या प्रकारचे घट्ट करणारे पदार्थ प्रामुख्याने काही सक्रिय चिकणमाती उत्पादने असतात, जसे की बेंटोनाइट, मॅग्नेशियम ॲल्युमिनियम सिलिकेट क्ले, इत्यादी. याचे वैशिष्ट्य असे आहे की, घट्ट करण्याच्या परिणामाव्यतिरिक्त, यात चांगला निलंबन प्रभाव देखील असतो, जो खाली बसण्यास प्रतिबंध करतो आणि कोटिंगच्या जल-प्रतिरोधकतेवर परिणाम करत नाही. कोटिंग सुकल्यानंतर आणि त्याचा थर तयार झाल्यावर, ते कोटिंग फिल्ममध्ये फिलर म्हणून काम करते. याचा एक प्रतिकूल घटक म्हणजे, ते कोटिंगच्या समतलीकरणावर लक्षणीय परिणाम करते.

③ कृत्रिम पॉलिमर घट्ट करणारा पदार्थ

सिंथेटिक पॉलिमर थिकनर हे प्रामुख्याने ॲक्रिलिक आणि पॉलीयुरेथेनमध्ये (असोसिएटिव्ह थिकनर) वापरले जातात. ॲक्रिलिक थिकनर हे बहुतेक करून कार्बोक्सिल गट असलेले ॲक्रिलिक पॉलिमर असतात. ८-१० पीएच मूल्याच्या पाण्यात, कार्बोक्सिल गटाचे विघटन होते आणि तो फुगतो; जेव्हा पीएच मूल्य १० पेक्षा जास्त असते, तेव्हा तो पाण्यात विरघळतो आणि घट्ट करण्याचा परिणाम गमावतो, त्यामुळे घट्ट करण्याचा परिणाम पीएच मूल्यासाठी खूप संवेदनशील असतो.

ॲक्रिलेट थिकनरची घट्ट होण्याची यंत्रणा अशी आहे की, त्याचे कण पेंटमधील लेटेक्स कणांच्या पृष्ठभागावर शोषले जाऊ शकतात आणि अल्कलीमुळे फुगल्यानंतर एक लेप तयार करतात, ज्यामुळे लेटेक्स कणांचे आकारमान वाढते, कणांच्या ब्राउनियन गतीला अडथळा येतो आणि पेंट प्रणालीची चिकटपणा वाढतो. ; दुसरे म्हणजे, थिकनरच्या फुगण्यामुळे पाण्याच्या टप्प्याचा चिकटपणा वाढतो.

(2) लेपाच्या गुणधर्मांवर घनीकरणाचा प्रभाव

थिकनरच्या प्रकाराचा कोटिंगच्या रियोलॉजिकल गुणधर्मांवर होणारा परिणाम खालीलप्रमाणे आहे:

जेव्हा थिकनरचे प्रमाण वाढते, तेव्हा पेंटची स्टॅटिक व्हिस्कोसिटी लक्षणीयरीत्या वाढते आणि बाह्य शियर फोर्स लावल्यावर व्हिस्कोसिटी बदलाचा ट्रेंड मूलतः सुसंगत असतो.

घट्ट करणाऱ्या पदार्थाच्या प्रभावाने, जेव्हा रंगावर कर्तन बल लावले जाते, तेव्हा त्याची चिकटपणा झपाट्याने कमी होतो, जे छद्म-लवचिकता दर्शवते.

हायड्रोफोबिकली मॉडिफाइड सेल्युलोज थिकनर (जसे की EBS451FQ) वापरताना, उच्च शियर रेटवर, प्रमाण जास्त असले तरीही व्हिस्कोसिटी जास्त राहते.

असोसिएटिव्ह पॉलीयुरेथेन थिकनर (जसे की WT105A) वापरताना, उच्च शियर रेटवर, प्रमाण जास्त असले तरीही व्हिस्कोसिटी जास्त राहते.

ॲक्रिलिक थिकनर (जसे की ASE60) वापरताना, प्रमाण जास्त असताना स्थिर स्निग्धता वेगाने वाढते, परंतु उच्च शियर रेटवर स्निग्धता वेगाने कमी होते.

३. सहयोगी घट्ट करणारा पदार्थ

(1) जाड होण्याची यंत्रणा

सेल्युलोज इथर आणि अल्कली-स्वेलेबल ॲक्रेलिक थिकनर केवळ पाण्याच्या टप्प्याला घट्ट करू शकतात, परंतु पाण्यावर आधारित पेंटमधील इतर घटकांवर त्यांचा कोणताही घट्ट करण्याचा परिणाम होत नाही, तसेच ते पेंटमधील रंगद्रव्ये आणि इमल्शनच्या कणांमध्ये लक्षणीय आंतरक्रिया घडवून आणू शकत नाहीत, त्यामुळे पेंटची रिओलॉजी समायोजित केली जाऊ शकत नाही.

सहयोगी घनीकरण करणाऱ्या पदार्थांचे वैशिष्ट्य असे आहे की, ते जलयोजनाद्वारे घनीकरण करण्याव्यतिरिक्त, स्वतःमधील, विखुरलेल्या कणांसोबत आणि प्रणालीतील इतर घटकांसोबतच्या संयोगाद्वारे देखील घनीकरण करतात. हा संयोग उच्च कर्तन दरांवर विघटित होतो आणि कमी कर्तन दरांवर पुन्हा एकत्र येतो, ज्यामुळे लेपाच्या प्रवाहशास्त्रात बदल करणे शक्य होते.

सहयोगी घट्ट करणाऱ्या पदार्थाची घट्ट होण्याची यंत्रणा अशी आहे की, त्याचा रेणू एक रेषीय हायड्रोफिलिक साखळी असतो, म्हणजेच दोन्ही टोकांना लिपोफिलिक गट असलेले एक पॉलिमर संयुग असते, म्हणजेच त्याच्या संरचनेत हायड्रोफिलिक आणि हायड्रोफोबिक गट असतात, त्यामुळे त्यात सर्फॅक्टंट रेणूंचे गुणधर्म असतात. असे घट्ट करणारे रेणू केवळ जलयुक्त होऊन आणि फुगून पाण्याच्या टप्प्याला घट्ट करत नाहीत, तर जेव्हा त्यांच्या जलीय द्रावणाची सांद्रता एका विशिष्ट मूल्यापेक्षा जास्त होते तेव्हा मायसेल्स देखील तयार करतात. हे मायसेल्स इमल्शनच्या पॉलिमर कणांशी आणि विखुरणारा पदार्थ शोषलेल्या रंगद्रव्याच्या कणांशी संलग्न होऊन एक त्रिमितीय जाळीदार रचना तयार करतात, आणि एकमेकांशी जोडले जाऊन गुंततात, ज्यामुळे प्रणालीची चिकटपणा वाढतो.

सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे, हे संयोग गतिशील संतुलनाच्या अवस्थेत असतात आणि बाह्य शक्तींच्या प्रभावाखाली आल्यावर ते संबंधित मायसेल्स आपली स्थिती समायोजित करू शकतात, ज्यामुळे लेपामध्ये समतल करण्याचे गुणधर्म येतात. याव्यतिरिक्त, रेणूमध्ये अनेक मायसेल्स असल्यामुळे, ही रचना पाण्याच्या रेणूंच्या स्थलांतराची प्रवृत्ती कमी करते आणि त्यामुळे जलीय प्रावस्थेची स्निग्धता वाढवते.

(2) लेपनांमधील भूमिका

बहुतेक असोसिएटिव्ह थिकनर हे पॉलीयुरेथेन असतात आणि त्यांचे सापेक्ष रेणवीय वजन १०³-१०⁴ पटीत असते, जे १०⁵-१०⁶ सापेक्ष रेणवीय वजन असलेल्या सामान्य पॉलीॲक्रेलिक ॲसिड आणि सेल्युलोज थिकनरपेक्षा दोन पटींनी कमी असते. कमी रेणवीय वजनामुळे, हायड्रेशननंतर प्रभावी आकारमानात होणारी वाढ कमी असते, त्यामुळे त्याचा व्हिस्कोसिटी वक्र नॉन-असोसिएटिव्ह थिकनरच्या तुलनेत अधिक सपाट असतो.

असोसिएटिव्ह थिकनरचे आण्विक वजन कमी असल्यामुळे, पाण्याच्या फेजमधील त्याची आंतररेणवीय गुंतागुंत मर्यादित असते, त्यामुळे पाण्याच्या फेजवर त्याचा घट्ट करण्याचा परिणाम लक्षणीय नसतो. कमी शियर रेटच्या रेंजमध्ये, रेणूंमधील असोसिएशनचे रूपांतरण हे रेणूंमधील असोसिएशनच्या विनाशापेक्षा जास्त असते, संपूर्ण प्रणाली एक मूळ निलंबन आणि विखुरलेली अवस्था टिकवून ठेवते, आणि तिची चिकटपणा विखुरलेल्या माध्यमाच्या (पाण्याच्या) चिकटपणाच्या जवळ असतो. त्यामुळे, जेव्हा कमी शियर रेटच्या क्षेत्रात असते, तेव्हा असोसिएटिव्ह थिकनरमुळे वॉटर-बेस्ड पेंट सिस्टीम कमी भासमान चिकटपणा दर्शवते.

सहयोगी घट्ट करणारे पदार्थ विखुरलेल्या अवस्थेतील कणांमधील संयोगामुळे रेणूंमधील संभाव्य ऊर्जा वाढवतात. अशा प्रकारे, उच्च शियर दरांवर रेणूंमधील संयोग तोडण्यासाठी अधिक ऊर्जेची आवश्यकता असते आणि समान शियर स्ट्रेन मिळविण्यासाठी आवश्यक असलेले शियर बल देखील जास्त असते, ज्यामुळे प्रणाली उच्च शियर दरांवर उच्च शियर दर आणि आभासी चिकटपणा दर्शवते. उच्च-शियर चिकटपणा आणि कमी-शियर चिकटपणा हे पेंटच्या रियोलॉजिकल गुणधर्मांमधील सामान्य घट्ट करणाऱ्या पदार्थांची कमतरता भरून काढू शकतात, म्हणजेच, लॅटेक्स पेंटची तरलता समायोजित करण्यासाठी दोन्ही घट्ट करणारे पदार्थ एकत्रितपणे वापरले जाऊ शकतात. जाड थर आणि कोटिंग फिल्मच्या प्रवाहाच्या सर्वसमावेशक गरजा पूर्ण करण्यासाठी परिवर्तनीय कार्यक्षमता.