Tanie farby dyspersyjne do malowania wnętrz stanowią znaczny procent ogólnej sprzedaży farb do wnętrz. Optymalizacja ceny w stosunku do jakości ma bardzo duże znaczenie ze względu na częste balansowanie na granicy miernej jakości i niskiej ceny. Zaprezentowano sposoby Spektrochemu opracowane celem modyfikacji takich farb dyspersyjnych. Przedstawiono sposoby podnoszenia ich jakości bez zwiększania kosztu wsadu surowcowego. Omówiono technologie zwiększające wydajność produkcji.

ABSTRAKT. Tanie farby dyspersyjne do malowania wnętrz stanowią znaczny procent ogólnej sprzedaży farb do wnętrz. Optymalizacja ceny w stosunku do jakości ma bardzo duże znaczenie ze względu na częste balansowanie na granicy miernej jakości i niskiej ceny. Zaprezentowano sposoby Spektrochemu opracowane celem modyfikacji takich farb dyspersyjnych. Przedstawiono sposoby podnoszenia ich jakości bez zwiększania kosztu wsadu surowcowego. Omówiono technologie zwiększające wydajność produkcji.

ABSTRACT. Raising the quality of cheap interior paints. Low cost emulsion paint for interior painting are a significant percentage of the total sales of interior paints. Optimizing price for the quality is very important because of the frequent balancing on the verge of poor quality and low price. Presented Spektrochem methods developed in order to modify low cost dispersion paints. Explains how to improve their quality without increasing the cost of inputs. Discusses the technologies that increase production capacity.

Czytając referat oglądaj prezentację z pdf-u zamieszczonego na końcu artykułu.

Wstęp

Odchudzanie receptur z bieli tytanowej i dyspersji polimerowej jest najczęstszym zabiegiem, jaki producenci stosują celem obniżenia ceny farb. Poszukiwanie tanich bieli tytanowych oraz dyspersji polimerowych jest kolejnym krokiem, na jaki się decydują w walce o niską cenę wyrobu. Wszystkie te czynności zmierzają rzeczywiście do potanienia kosztu wsadu, ale zawsze towarzyszy im spadek jakości i tak mocno odchudzonych farb. W Spektrochemie prowadzone są badania surowców i procesów technologicznych umożliwiających modyfikacje każdej receptury celem podniesienia jakości farby bez konieczności zwiększania kosztu surowców potrzebnych do wytworzenia oraz modyfikacje pod względem obniżenia kosztu wytworzenia bez pogarszania istniejącej jakości.

W referacie omówiono sposób modyfikacji receptury taniej farby do malowania wnętrz pod kątem zwiększenia jej jakości bez podnoszenia kosztu surowcowego. Sposób ten zostanie opisany w 5 krokach.

Farba do modyfikacji

Modyfikacje jakościowe przeprowadzono na farbie dyspersyjnej o następującej charakterystyce receptury:
– SOP 91,6%
– sucha pozostałość 51%,
– 2,7% bieli tytanowej R­001 w SOP
– dyspersja styrenowo­akrylowa o MTTP 3°C
– napełniacz: mieszanina uziarnień d98 10lm i 20lm
– dyspergator: polifos oraz sól sodowa kwasu poliakrylowego
– dodatek reologiczny: hydroksyetyloceluloza
– biocyd: Acticide MBS
– koszt surowcowy wytworzenia 1 litra = 1,10 zł Parametry farby i powłok:
– gęstość: 1,5 g/cm³
– pH: 8,4
– białość: 80,7
– zażółcenie: 1,7
– białość po działaniu światła: 76,1
– zażółcenie po działaniu światła: 3,2
– wydajność przy pełnym kryciu: 7,4 m²/l
– odporność powłoki na szorowanie na mokro: 15 cykli posuwów szczotki
– przepuszczalność pary wodnej przez swobodną powłokę: 230 g/m² • 24h

Dążeniem przeprowadzonych prac badawczych było jest zachowanie dotychczasowego kosztu surowcowego wytworzenia 1 litra farby z jednoczesnym zwiększeniem cech jakościowych.

Krok 1. Wybór spoiwa polimerowego

Dyspersje polimerowe wykazują zróżnicowaną efektywność działania w zakresie wysokich SOP. Objawia się ona zróżnicowaną wytrzymałością powłok na szorowanie. Dobrej jakości dyspersje polimerowe pozwalają na zwiększenie SOP farb przy jednoczesnym zachowaniu wytrzymałości powłok. Można ich wtedy użyć do podstawienia dotychczasowej dyspersji, lecz w znacznie mniejszej ilości. Zwiększenie SOP powoduje również lepsze krycie powłoki przez wypełnienie większej objętości powłoki napełniaczami i powietrzem. Dyspersje polimerowe również mają duży wpływ na wydajność farb przy pełnym pokryciu podłoża. Znalezienie dyspersji polimerowych łączących cechy poprawy krycia z jednoczesną możliwością podwyższenia SOP przy zachowaniu wytrzymałości powłoki jest trudne, jednakże Spektrochem posiada oraz ciągle rozbudowuje bazę danych o takich dyspersjach.

Na wykresie 1 przedstawiono wyniki oznaczeń odporności na szorowanie powłok farb sporządzonych na różnych dyspersjach polimerowych przy wysokim SOP.

Farba podstawowa została sporządzona na dyspersji polimerowej C. Na wykresie 1 wyraźnie widać, że najlepszą jakościowo w wysokim SOP jest dyspersja polimerowa D. Pozwala na uzyskanie pożądanej odporności na szorowanie 15 cykli posuwów szczotki przy SOP 96,1%. Dyspersja ta okazała się również tańsza w zakupie, co w rezultacie mostkujący). Próbki zostały przygotowane w trzech seriach uwzględniając możliwy wpływ dyspersji polimerowej na krycie. Wyniki oznaczeń krycia przedstawiono na wykresie 2. Wykres 2. Krycie powłok z różnymi wariantami napełnienia 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 dyspersja A dyspersja B dyspersja C dyspersja D W ydajnośćprzy współczynnikukontrastu 0,995, m² /l wariant I wariant II wariant III wariant IV Poziom wydajności przy pełnym kryciu farby przed modyfikacją podwyższenia SOP obniżyło cenę wsadu do 0,97 zł/litr. Już w tym momencie został stworzony zapas 0,14 zł na litrze farby do prowadzenia dalszych modyfikacji.

Krok 2. Ustalenie napełniaczy i pigmentów

Układ napełniaczy wraz z pigmentem, tutaj bielą tytanową, przy wysokim SOP odgrywa bardzo dużą rolę w kryciu ilościowym, a zatem i wydajności. O ile w farbach o niższych SOP udział różnych uziarnień napełniaczy nie odgrywa w zasadzie żadnej roli, o tyle w wysokim SOP odpowiedni dobór uziarnienia i rodzaju napełniaczy oraz ich prawidłowe zdyspergowanie wpływa na krycie.

Farba podstawowa posiadała układ napełniaczy o d98 10lm i 20lm w stosunku wagowym 2:3 oraz biel tytanową Tytanpol R001.

Korzystając z bazy danych Spektrochemu oraz doświadczeń badawczych i wyników badań różnych układów napełniaczy zastosowano biel tytanową Tytanpol R211, gdyż ten rodzaj efektywniej poprawia krycie, szczególnie przy wysokich wartościach SOP. Zmienione zostały dotychczas stosowane napełniacze węglanowe na napełniacze P10 i P20 z Piotrowic, które są tańsze, mniej zażółcone, znacznie łatwiej dyspergowalne i wolne od zanieczyszczeń wpływających na podatność powłok kolorowych na płowienie, a białych na żółknięcie. Przebadano cztery warianty napełnienia:
- wariant I: napełniacz P10/P20 + biel tytanowa R211 (kombinacja uziarnienia nr1)
– wariant II: napełniacz P10/ P20 + biel tytanowa R211 (kombinacja uziarnienia nr 2)
– wariant III: napełniacz P10/P20 + biel tytanowa R211 + Socal P3
– wariant III: napełniacz P10/P20 + biel tytanowa R211 + Socal UP

Do każdego ustalonego układu napełniaczy dobrano sposobem opracowanym w Spektrochemie dodatki dyspergujące: I stopnia – polifos oraz II stopnia – Tensol DDM (dodatek dyspergująco-mostkujący).

Próbki zostały przygotowane w trzech seriach uwzględniając możliwy wpływ dyspersji polimerowej na krycie. Wyniki oznaczeń krycia przedstawiono na wykresie 2.



Z wykresu 2 wyraźnie wynika, że wpływ dyspersji polimerowej jest bardzo zauważalny w odniesieniu do krycia, w każdym wariancie napełnienia. Jak widać, dyspersja D najkorzystniej wpływa nie tylko na wytrzymałość powłoki przy SOP 96,1%, ale i na wydajność przy pełnym pokryciu podłoża. Szczególną synergię widać przy zastosowaniu odpowiedniej kombinacji uziarnień napełniacza P10/P20 wraz ze strącanym węglanem wapnia Socal P3 i Socal UP. Stosowanie Socalu P3 jest znane od dawna, napełniacz Socal UP jest dostępny na rynku dość krótko. Manipulowanie nimi w recepturach wymaga odpowiedniego ich zdyspergowania oraz postaci, w jakiej są wprowadzane do układu dla uzyskania najwyższej efektywności ich działania.

Na podstawie czterech wariantów kombinacji uziarnień wykonano jeszcze dwa kolejne, w których bazując na uzyskanych wynikach zmieniono udział napełniacza P10/P20 oraz Socalu P3 (wariant V) i P10/P20 z Socalem UP (wariant VI) uzyskując odpowiednio krycie 8,0 i 8,2 m²/litr. Uzyskane wydajności pozwoliły na zmniejszenie udziału bieli tytanowej w recepturach zachowując krycie na poziomie 8,55 m²/litr, a więc wyższe o 1 m² z litr farby w stosunku do farby przed modyfikacją. Uzyskane zwiększenie krycia było możliwe również dzięki odpowiedniemu zdyspergowaniu napełniaczy i bieli tytanowej.

Ostatecznie po zabiegach zmiany udziału poszczególnych uziarnień obniżono koszt surowcowy o 0,15 zł, co w sumie z potanieniem związanym ze zmianą SOP i dyspersji polimerowej razem dało 0,29 zł na litrze.

Otrzymany w ten sposób poziom białości wynosi obecnie 88,6 (zwiększenie o prawie 10%), a zażółcenia 0,3 (zmniejszenie o 82%), co znacznie poprawiło walory estetyki białości powłoki. Odporność powłok na światło po modyfikacji: białość 80,5 i zażółcenie 0,9.

Krok 4. Poprawa parametrów optycznych

Dla spotęgowania wpływu białych napełniaczy na wygląd powłoki i tym samym estetykę wymalowań zastosowano niewielki dodatek rozjaśniacza optycznego. Pozwolił on na uzyskanie parametrów białości: 99,3%, zażółcenia: 2,6 i tym samym odporności na działanie światła – białość: 92,7%, zażółcenie: 0,4. Obecność rozjaśniacza optycznego pozytywnie wpływa również na nasycenie i brak płowienia powłok pigmentowanych na inne kolory. Po modyfikacji rozjaśniaczem optycznym do kosztu wsadu farby dołożono 0,05 zł do 1 litra.

Krok 5. Poprawa reologii farby

Obecny w farbie przed modyfikacją eter celulozy nie zapewniał doskonałych parametrów aplikacyjnych, szczególnie pod względem rozlewności przy nanoszeniu pędzlem. Pozostałą rezerwę 0,24 zł do 1 litra wykorzystano na zastosowanie dodatku reologicznego Borchi Gel L76, który znakomicie poprawił własności aplikacyjne i rozlewność przy nakładaniu.

Zwiększenie wydajności produkcji

Zastosowanie prawidłowego sposobu dyspergowania, optymalnego i świadomego stosowania surowców, jak również technologii produkcji opracowanej w Spektrochemie pozwala produkować zmodyfikowaną farbę na dotychczas istniejącej aparaturze produkcyjnej z dodatkowym egalizatorem w wydajności do 6 ton na godzinę. Autorski proces produkcyjny opracowany w Spektrochemie pozwala na zgodne z prawami fizyki łączenie wszystkich surowców farby, z zachowaniem minimalnego czasu potrzebnego na dozowanie, wytworzenie oraz zapakowanie gotowej farby dyspersyjnej. Takie zwiększenie wydajności również wpływa na dodatkowe obniżenie kosztu produkcji tytułem zużytej energii, kosztów obsługi, itp.

Podsumowanie

Zaprezentowany autorski sposób modyfikacji receptur i optymalizacji jakości bez podnoszenia kosztu wytworzenia jest jedynie przykładem prowadzonych w Spektrochemie prac badawczych. Przedstawione sposoby można stosować do wszelkich wyrobów malarskich, a w wyrobach droższych, gdzie jest większe pole manewru cenowego, można wprowadzić jeszcze większe usprawnienia i optymalizacje jakościowe. Spektrochem udziela konsultacji dla technologów w zakresie sporządzania wyrobów tymi sposobami przekazując wiedzę i doświadczenie w formie szkoleń, warsztatów i usługowego doradztwa technologicznego, zarówno w laboratorium, jak i na produkcji u klienta.

Pobierz pdf prezentacji:
Podwyższanie jakości tanich farb do malowania wnętrz

Artur PAŁASZ, Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Farb, Klejów i Polimerów „SPEKTROCHEM”, Tarnobrzeg
__________
Materiał z seminarium: OPTYMALIZACJA JAKOŚCIOWA I CENOWA TECHNOLOGII WYTWARZANIA WODOROZCIEŃCZALNYCH FARB I TYNKÓW DYSPERSYJNYCH • CZELADŹ 20 XI 2014

Autor: Spektrochem Paint R&D and Testing Laboratory - zobacz wizytówkę firmy