История открытия, описание и технология производства водоэмульсионных красок

Как и в случае с рядом современных строительных материалов, появлению водно-дисперсионных красок невольно способствовали две масштабные войны прошлого столетия - разрушенные города нужно было восстанавливать, а привычных стройматериалов не хватало, да и дороги они были.

История водоэмульсионных красок началась с открытия немецким химиком Фрицем Клатте в 1912 году поливинилацетата, более известного нам, как клей ПВА. Дисперсия ПВА стала базовой основой первых водно-дисперсионных красок, появившихся в 20-х годах XX века.

Последняя из существующих дисперсий - акриловая - и краски на ее основе изначально разрабатывались для художественных работ. Первые акриловые водоэмульсионные краски создали в 1946-1949 годах и наладили их выпуск в начале 50-х под маркой «Magna paint» американские художники Сэм Голден и Леонард Боку. Правда, краски этой марки предназначались только для художников, фасовались в небольшие тюбики и растворялись не водой, а скипидаром или уайт-спиртом. Полностью растворимую водой акриловую краску Боку создал и выпустил в 1960 году.

На строительные рынки постсоветских государств бутадиен-стирольные и акриловые водоэмульсионные краски поступили в 90-х из-за рубежа - в СССР производились лишь краски на основе поливинилацетата и только для промышленных нужд.

По основному составу водоэмульсионная краска образована мельчайшими частицами полимеров, взвешенных в водной среде. Кроме того, водно-дисперсионная краска может содержать порядка 10-15 различных добавок, в том числе: препятствующие замерзанию антифризы; пеногасители, понижающие пенообразование; антисептики (биоциды); ингибиторы коррозии; загустители; добавки, повышающие структурную вязкость; консерванты; диспергаторы; пластификаторы и др.

В процентном отношении по массе состав водоэмульсионной краски таков: 50% - пленкообразователь, растворенный в воде (50-60% водная дисперсия); 37% - наполнители и пигменты; 7% - пластификатор; 6% -прочие добавки.

Рассмотрим компоненты подробнее. В зависимости от назначения краски, пленкообразователем (сополимером) в ее составе будет поливинилацетатная, бутадиен-стирольная, стирол-акрилатная, акрилатная или версататовая дисперсии. Роль белого пигмента выполняют диоксид титана, оксид цинка, в случае с водоэмульсионными красками нижнего ценового диапазона - мел. Наполнитель - мел, кальцит, барит, тальк, слюда, чаще всего в качестве наполнителя используется несколько различных минералов одновременно. Растворителем в водно-дисперсных красках служит деминерализованная (очищенная от солей минералов) вода. Хочется отметить один из компонентов таких красок - загуститель, роль которого выполняет чаще всего карбоксиметилцеллюлоза, она же - клей КМЦ.

Процесс создания водно-дисперсионной краски состоит из следующих этапов:

соединение и смешение водного раствора полимерной дисперсии с наполнителем и пигментом;

диспергирование полученной пигментной пасты;

ввод ряда добавок, доводящих состав краски до стандарта ТУ;

фильтрация и фасовка готового продукта.

Диспергация - процесс, в ходе которого жидкие или твердые тела проходят тонкое измельчение. Методом диспергации получают суспензии, порошки, аэрозоли и эмульсии.

Смешения и диспергация компонентов водоэмульсионных красок производятся в бисерных и шаровых мельницах (диспергаторах). Измельчение происходит в горизонтальной или вертикальной рабочей камере мельницы, внутри которой установлен вал с дисками, разгоняющими металлический бисер (диаметр до 4 мм) или шарики (диаметр от 30 мм), изготовленные из стали, оксидов алюминия и циркония. Диспергирование проходит тем интенсивнее, чем выше твердостью и удельный вес металлических шариков.

Полученная в результате диспергации пигментная паста помещается в дисольвер. В его емкости, имеющее форму тора, установлена рамная мешалка, вращение которой препятствующей густым и липким компонентам оседать на стенках и дне дисольвера, а состав водоэмульсионной краски доводится до стандартных характеристик.