Водно-дисперсионные ЛКМ индустриального назначения
В течение нескольких десятилетий водно-дисперсионные (ВД) ЛКМ все больше замещают органорастворимые материалы. Успех в применении ВД-ЛКМ не ограничивается странами, где действует строгое законодательство в области охраны экологии. Несмотря на более высокую стоимость сырья для производства ВД-ЛКМ, производители и потребители лакокрасочной продукции предпочитают работать с менее вредными материалами, практически не имеющими неприятного запаха.
Наряду с экологическими существует множество технических преимуществ использования ВД-ЛКМ. Например, во многих областях применения физическое высыхание ВД-ЛКМ происходит намного быстрее, чем органорастворимых материалов. Кроме того, обычно вода доступна везде, что упрощает разбавление ЛКМ до требуемой вязкости при нанесении и очистку оборудования.
Другим преимуществом ВД-материалов по сравнению с органорастворимыми композициями является простота матирования и возможность получать покрытия с широким диапазоном блеска. При окрашивании пластиковых подложек ВД-ЛКМ исключен риск образования трещин и вздутий покрытий.
Использование ВД-ЛКМ позволяет получать также экономическую выгоду. Вода - самый доступный и дешевый разбавитель и материал для очистки оборудования. Производители ЛКМ во многих странах могут получать страховые премии за исключение органических растворителей из технологического процесса.
Экологически безопасные ВД-материалы используют для окраски строительных конструкций, автомобилей, частей судов, различных изделий из металла и пластмасс, а также в качестве паркетных и мебельных лаков.
Мировой лакокрасочный рынок оценивают в 83 миллиарда доларов. Деление рынка по областям применения внутри регионов практически одинаково: доминируют архитектурные ЛКМ–доля рынка около 50%, доля индустриальных ЛКМ составляет около 35 %, ЛКМ специального назначения –15%.
ВД-ЛКМ занимают только 25% мирового рынка, органорастворимые ЛКМ пока еще доминируют. Объем использования ВД-материалов очень зависит от региона и области применения. В Северной Америке и Европе ВД-ЛКМ доминируют во многих областях применения, например, в архитектурном секторе и окраске древесины. Азиатские компании продолжают использовать преимущественно органорастворимые системы. Но тенденция к переходу на применение ВД-ЛКМ прослеживается во всем мире и получает поддержку правительствами и ассоциациями всех стран.
ВД-эмали для нанесения основных слоев системы покрытия были впервые предложены компанией BASF 25 лет назад. В настоящее время их широко используют в автомобильной промышленности. Более 90 % транспортных средств, выпускаемых в Германии, окрашены с использованием такой технологии. В 2005 году данную технологию стали применять в Китае на заводе General Motors в Шанхае.
В настоящее время использование ВД-эмалей стало стандартной технологией для большинства производителей автомобилей. В 1997 году ВД-ЛКМ составляли 20% в мирового потребления автомобильных конвейерных эмалей, в настоящее время их доля превышает 50% и по оценкам специалистов к 2015 году увеличится до 65%.
Разработка и внедрение в производство ВД-эмалей для получения основных слоев покрытия позволили снизить содержание органических растворителей с 80 - 85%, а при использовании ЛКМ с высоким сухим остатком с 50% - до 15%. При этом большая часть органических растворителей была заменена деминерализованной водой.
За последние 25 лет использование ВД-эмалей в Германии позволило снизить количество выделяющихся в окружающую среду органических растворителей на 150 тысяч тонн.
Использование новой технологии позволяет также снизить потребление энергии на 20%, так как в ряде случаев исключает стадию нанесения грунтовочного слоя.
Однако переход к производству ВД-ЛКМ потребовал реорганизации лакокрасочных производств: для защиты от коррозии элементы оборудования, контактирующие с водой, должны быть изготовлены из нержавеющей стали или пластика.
Хотя использование водно-дисперсионных пленкообразователей для производства антикоррозионных грунтовок может показаться маловероятным, правильный выбор пленкообразователя и тщательная разработка рецептуры могут обеспечить высокие защитные свойства покрытий. Были испытаны покрытия, полученные из пяти водных ЛКМ на основе различных пленкообразователей, на устойчивость к действию соляного тумана и влагостойкость.
Чаще других пленкообразователей для производства ВД-ЛКМ используют акриловые сополимеры, обеспечивающие получение большое разнообразие свойств покрытий в зависимости от выбора мономеров. Кроме того, эти сополимеры обладают хорошей атмосферостойкостью, не желтеют и относительно дешевы.
