Подбор наполнителей для лакокрасочных покрытий стремительно развивается благодаря таким характеристикам латексной краски, как низкий запах, простота нанесения, быстрая сушка, а также безопасность и экологичность. По мере постепенного углубления исследований в области технологии латексных красок отечественные технологии производства эмульсий, добавок и пигментов становятся всё более зрелыми. Вместе с тем подбор наполнителей пока не отличается достаточной строгостью, а соответствующие исследования остаются относительно скудными. Кроме того, из‑за сравнительно слабой производственной технологии некоторых малых и средних лакокрасочных предприятий Китая и недостаточного понимания технологий применения наполнителей многие компании отдают предпочтение высококачественным эмульсиям. В настоящей статье кратко рассматривается вопрос о том, как правильно и обоснованно выбирать наполнители с учётом современного состояния их применения в производстве латексных красок.

1 Распространённые наполнители, используемые в латексной краске, и их характеристики

В латексной краске может использоваться множество видов наполнителей; к наиболее распространённым относятся тяжёлый карбонат кальция, лёгкий карбонат кальция, тальковый порошок, порошок волластонита, слюдяной порошок, осаждённый сульфат бария, бентонит, серый карбонат кальция, ультрамелкий силикат алюминия, кварцевый порошок и др.

1.1 Карбонат кальция

Карбонат кальция существует в двух формах: природной и синтетической. Первая — это тяжёлый карбонат кальция (именуемый «тяжёлым кальцием»), вторая — лёгкий карбонат кальция (именуемый «лёгким кальцием»). Тяжёлый кальций также называют мелом, двойным летучим порошком, кальцитом и т. п. Он нерастворим в воде, легко растворяется в кислотах, обладает высокой плотностью и склонен к осаждению. Стоимость его продукции низкая; при использовании в латексных системах он улучшает удержание цвета, обладает незначительной сухой укрывистостью и легко вызывает побеление. Лёгкий кальций получают из известняка, который обжигают при высоких температурах с образованием известкового молока; затем это молоко подвергают воздействию углекислого газа, после чего происходит осаждение и последующее высушивание. Его характеристики включают низкую плотность и мелкодисперсные частицы, что способствует улучшению удержания цвета и обеспечивает хорошую суспензию в латексной краске; при этом у него отмечается небольшая сухая укрывистость, но он также склонен к побелению.

1.2 Тальковый порошок

Тальковый порошок — это неорганическая соль, содержащая гидратированный силикат магния, получаемая путём дробления природной тальковой руды. Тальковый порошок обладает гексагональной пластинчатой кристаллической структурой и скользким ощущением на ощупь. Его использование в латексных красках позволяет улучшить удобоукладываемость и выравнивание покрытия, однако он склонен к пылеобразованию.

1.3 Порошок волластонита

Основным компонентом порошка волластонита является CaSiO3, а продукт обладает игловидной, стержневидной или преломляющейся волокнистой структурой. Его применение в латексных красках позволяет придать белым покрытиям яркий оттенок и обеспечить определённую сухую укрывистость, одновременно способствуя повышению износостойкости и долговечности лакокрасочной плёнки и увеличивая её твёрдость.

1.4 Кальцинированный каолин

Каолин — это глина, в основном состоящая из каолинита; его основной состав — Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O. Он мягкий и легко диспергируется в воде. Кальцинированный каолин — один из функциональных наполнителей, появившихся в последние годы; он характеризуется высокой белизной, хорошей диспергируемостью и сильной укрывистостью. Его сочетание с диоксидом титана позволяет улучшить общее качество покрытия.

1,5 мика-пудра

Слюдяной порошок представляет собой мелкозернистую белую слюду, относящуюся к слоистой структуре силикатов и имеющую пластинчатые кристаллы. Он обладает упругостью, гибкостью, устойчивостью к кислотам и щелочам, а также высокой химической стабильностью. Его применение в латексных красках позволяет значительно повысить атмосферостойкость лакокрасочной пленки, предотвратить проникновение влаги, замедлить образование трещин и задержать запыление, что делает его важным функциональным наполнителем, широко используемым в последние годы. Благодаря совершенствованию технологий переработки неметаллических материалов и технологий их применения в Китае появилось множество различных наполнителей, и их рациональное использование способно улучшить эксплуатационные характеристики лакокрасочных покрытий. Ниже приводится краткое сравнение свойств нескольких наиболее часто используемых наполнителей и их роли в лакокрасочных материалах.

2 Выбор наполнителей в латексной краске

Разумный выбор типа и технических характеристик наполнителей в латексной краске может значительно повысить качество покрытия. Неправильный выбор, напротив, может привести к ненужным проблемам.

2.1 Выбор различных сортов в зависимости от области применения покрытия

Латексные краски подразделяются на внутренние и наружные покрытия для стен. Как правило, для наружных покрытий выбирают наполнители с высокой атмосферостойкостью и низкой пылеобразующей способностью — такие как слюда, сульфат бария, волластонит и обожжённый каолин; при этом лёгкий кальций обычно не применяется. Для внутренних покрытий рекомендуется использовать продукты с высокой белизной — тяжёлый и лёгкий кальций, тальковый порошок и каолин — вместе с ультрамелкодисперсными порошками. В таблице 1 приведено сравнение эксплуатационных характеристик нескольких традиционных наполнителей.

2.2 Выбор различной тонкости в зависимости от типа используемого наполнителя

Наполнители, такие как тяжёлый кальций, сульфат бария, тальковый порошок и обожжённый каолин, выполняют в лакокрасочных покрытиях двойную функцию: они обеспечивают физическое наполнение и обладают определённой степенью сухого укрывистого свойства. Как правило, рекомендуется использовать сверхтонкие продукты, поскольку наполнители оказывают синергетический эффект на укрывистость диоксида титана. Когда размер частиц наполнителя достигает микротонкого уровня, близкого к размеру частиц используемого пигмента диоксида титана, это позволяет усиливать укрывистый эффект диоксида титана, одновременно повышая прочность и водостойкость лакокрасочной плёнки. Применение волластонита и слюды направлено на повышение прочности, атмосферостойкости и водостойкости лакокрасочной плёнки. Как правило, рекомендуется использовать продукты с сеткой около 800; если же учитывается качество лакокрасочной плёнки, можно применять продукты с сеткой около 1250. Продукты с сеткой выше 2000 обычно не рекомендуются.

2.3 Выбор различных наполнителей в зависимости от требований к концентрации ХПВХ

Критическая объёмная концентрация пигмента (CPVC) — это такая концентрация пигмента по объёму, при которой базовый материал только что покрывает поверхность пигментных частиц и заполняет пространство между их скоплениями. Чем выше степень измельчения наполнителя, тем больше его удельная поверхность и значение маслопоглощения, что приводит к уменьшению CPVC. Как правило, ПВК латексных красок не превышает CPVC; в противном случае это отрицательно сказывается на многих физических свойствах лакокрасочной плёнки. По мере того как конкуренция на рынке латексных красок становится всё более жёсткой, разработка латексных красок с высоким ПВК превратилась в важную исследовательскую задачу для различных производителей, направленную на снижение затрат и повышение конкурентных преимуществ. Две рецептуры латексной краски с одинаковым значением ПВК могут иметь различное значение CPVC из‑за различий в используемых сырьевых компонентах и их соотношении. Поэтому, чтобы добиться высокого значения ПВК в латексной краске при одновременном обеспечении соответствия качества национальным стандартам, ключевым фактором является достижение высокого значения CPVC, что позволяет минимизировать разницу между значениями ПВК и CPVC. При разработке рецептур лакокрасочных покрытий высокопроизводительные латексные краски используют сверхтонкие наполнители, тогда как латексные краски более низкого класса выбирают относительно крупнозернистые наполнители с низким значением маслопоглощения, такие как тяжёлая известь и барит.

3 Контроль показателей наполнителя

Существует множество видов и технических характеристик наполнителей, и, учитывая существующий на рынке хаос, выбор высококачественной и стабильной продукции имеет ключевое значение для обеспечения качества латексной краски. При использовании наполнителей в латексной краске следует принимать во внимание следующие показатели: чистота продукта, белизна, размер частиц, остаток на сите с ячейкой 325, значение pH и маслоёмкость. Чистота — один из важнейших параметров продукта, особенно для функциональных наполнителей. Высококачественный тальк способен улучшить наносимость и выравниваемость латексной краски; высокочистый волластонит значительно повышает прочность лакокрасочной пленки; чешуйчатая слюда может располагаться в покрытии слоями, усиливая его прочность и водостойкость, а также обладая уникальными свойствами защиты от ультрафиолетового излучения, что повышает атмосферостойкость покрытия. Для таких наполнителей, как тальк и волластонит, в качестве стандарта используется содержание SiO2: чем выше содержание SiO2, тем чище продукт. Для наполнителей, таких как слюда и каолин, контролируются содержания SiO2 и Al2O3; для карбоната кальция в качестве стандарта применяется содержание CaCO3. Белизна является одним из критериев выбора наполнителей со стороны заказчиков, особенно важным для таких наполнителей, как тяжёлый и лёгкий карбонат кальция и каолин, которые используют сухую укрывистость; при этом следует также учитывать оттенок наполнителя — оптимальным считается слегка голубоватый оттенок. На рынке размер частиц обычно определяют по номеру сита, что не является достаточно научным подходом, и некоторые производители могут представлять продукцию с низким номером сита как продукцию с высоким номером. В целом рекомендуется, чтобы заказчики при выборе сырьевых материалов запрашивали график распределения размеров частиц, поскольку оценка по медианному размеру частиц более информативна. При выборе функциональных наполнителей необходимо также детально изучать технологический процесс их производства, поскольку между продуктами из каолина, получаемыми путём угольного и электрического обжига, а также между порошками слюды, изготовленными сухим и мокрым способами, могут наблюдаться значительные различия в эксплуатационных характеристиках. Заказчикам следует укреплять своё понимание соответствующих показателей и осуществлять строгий контроль за производителями, обеспечивая стабильность партий сырья; кроме того, настоятельно рекомендуется не допускать произвольного изменения спецификаций и поставщиков используемых продуктов.

Функционализация наполнителей для латексной краски

По мере постоянного повышения уровня исследований и разработок латексных красок потребители предъявляют всё более высокие требования к функциональности продукции. Высокая эффективность и многофункциональность латексных красок стали основной тенденцией развития отрасли лакокрасочных материалов. Например, интерьерные латексные краски для стен отличаются экологической чистотой, нетоксичностью, а также антибактериальными и противоплесневыми свойствами; фасадные лакокрасочные материалы — устойчивостью к старению и способностью к самоочищению и т. п. Традиционные наполнители в основном выполняют роль каркасной структуры в покрытии и практически не влияют на повышение его функциональных характеристик. В последние годы ряд отечественных и зарубежных производителей латексных красок приступил к исследованию специальных функциональных наполнителей, предназначенных для улучшения существующих или придания покрытиям новых функций, и уже добился определённых результатов.

Функциональные наполнители различаются по химическому составу и кристаллической структуре, что приводит к различиям в технологиях переработки и применения. Благодаря прогрессу в технологиях обработки можно улучшить свойства наполнителей или придать латексной краске новые функции. Ключевыми представителями являются чешуйчатый слюдистый порошок, способствующий атмосферостойкости покрытия; адсорбционные наполнители, повышающие стабильность хранения покрытия; а также улучшение антибактериальных и атмосферостойких свойств покрытий за счёт применения нанонаполнителей и широкое внедрение ряда новых функциональных наполнителей. Чешуйчатый слюдистый порошок обладает кристаллической двоякопреломляющей способностью и эффектом интерференции света, обусловленным межслойной кристаллизационной водой, что обеспечивает сильное поглощение и экранирование ультрафиолетовых лучей. В латексной краске он не только улучшает механические свойства покрытия, но и повышает его стойкость к старению и ультрафиолетовому излучению, предотвращая образование трещин и замедляя известкование, одновременно надолго сохраняя цвет покрытия. Нанонаполнители, как правило, синтезируются или обрабатываются из неметаллических порошков с наноструктурами, таких как нанокарбонат кальция и наноО2, и применяются в системах покрытий для обеспечения антибактериального и противоплесневого действия при одновременном повышении атмосферостойкости лакокрасочной плёнки, что значительно улучшает общее качество покрытия.

Заключение

Развитие латексных лакокрасочных продуктов идёт быстрыми темпами, однако конкуренция при этом становится всё более жёсткой. Как сохранить непобедимое положение на рынке — это вечная тема, связанная с качеством и стоимостью. Стоимость и качество лакокрасочных покрытий тесно связаны с выбором сырья: при этом следует уделять внимание не только эмульсиям, диоксиду титана и добавкам, но и подбору и контролю наполнителей. Наполнители составляют от 20% до 40% компонентов латексной краски, и высококачественные, стабильные наполнители являются необходимым условием для производства продукции надлежащего качества. Благодаря постоянному углублённому исследованию технологий лакокрасочных покрытий компания Hanlong Chemical несомненно будет внедрять всё больше новых функциональных материалов в системы лакокрасочных покрытий.