5. Експертні дослідження непродовольчих товарів як засіб захисту прав споживачів (РОЗРОБКА Й ДОСЛІДЖЕННЯ ВОДНО-ДИСПЕРСІЙНИХ ФАРБ З МОДИФІКОВАНИМИ НАПОВНЮВАЧАМИ)

РОЗРОБКА Й ДОСЛІДЖЕННЯ ВОДНО-ДИСПЕРСІЙНИХ ФАРБ З МОДИФІКОВАНИМИ НАПОВНЮВАЧАМИ

В економічно розвинутих країнах світу науковці та фахівці різних галузей оперують такими поняттями як «стратегічний розвиток» (англ. «sustainable development») та «якість життя» (англ. quality of life), акцентуючи увагу на необхідності переходу до якісно нового рівня споживання, що не можливо без розробки та впровадження на ринок екологічних та безпечних товарів. Особливо гостро це питання стосується товарів хімічної промисловості, в т.ч. лакофарбової. Понад кілька десятиліть західноєвропейська та північноамериканська лакофарбова промисловість приділяє надзвичайну увагу екологічним аспектам виробництва і використання лакофарбових матеріалів (ЛФМ). І сьогодні не втратило свого першочергового значення регламентування вмісту летких органічних сполук (ЛОС) в лаках та фарбах. У зв’язку з чим проводяться численні дослідження з пошуку інноваційних та удосконалення відомих рішень, що дозволять відмовитися від використання органічних розчинників і повністю перейти на використання водно-дисперсійних матеріалів [1, 2].
В останні роки в Україні відзначається зростаючий інтерес до розробки водно-дисперсійних фарб з використанням вітчизняної сировини, що забезпечила б високу якість та конкурентоспроможність вітчизняних фарб як на внутрішньому, так і на зовнішньому ринках. Розробки сучасних водно-дисперсійних фарб спрямовані на забезпечення якості та надійності покриттів, можливості використання при їх виробництві сучасного обладнання, а також пошуку нових рішень з таких аспектів як універсальність та економічна ефективність фарб, придатність до захисту широкого спектру поверхонь [3, 4].
Водно-дисперсійні фарби, як екологічно безпечні ЛФМ, широко застосовуються для отримання декоративних та захисних покриттів на різноманітних субстратах. Найбільшу частку в асортименті водно-дисперсійних ЛФМ, завдяки універсальності та високим експлуатаційним властивостям, займають фарби на основі акрилових та стирол-акрилових плівкоутворювачів.
Однак, вони мають й недоліки, серед яких висока вартість та неефективність застосування на поверхнях, що піддаються постійному впливу води та вологи. Дані недоліки було запропоновано усунути завдяки розробці високонаповнених водно-дисперсійних систем на основі модифікованих вітчизняних карбонатів та каолінів [5-7].
Розробка високонаповненех фарб супроводжується необхідністю ефективного поєднання неполярних наповнювачів з високополярним акриловим і стирол-акриловим полімером. Підвищення рівня взаємодії гідрофільної дисперсної мінеральної фази з олеофільним акриловим (стирол-акриловим) зв’язуючим було досягнуто шляхом механохімічного модифікування високорозвиненої поверхні вітчизняних карбонатів (крейд) та каолінів.
Розроблені фарби характеризуються високими адгезією (1 бал) до мінеральних поверхонь, еластичністю (2-6 мм), міцністю на удар (3,5-5 Н•м), крайовим кутом змочування (до 95°). При використанні модифікованих карбонатів та каолінів українських родовищ вдалося знизити водопоглинання покриттів (рис. 1 а) та підвищити їх міцність на розтяг (рис. 1 б), що особливо важливо при створення декоративно-захисних покриттів у вологих приміщеннях та на стінах фасадів будівель. Значною мірою це пов’язано зі зростанням в середньому на 10-20% крайових кутів змочування, що попереджає капілярне всмоктування води глибоко в пори покриття.

Рис. 1. Вплив модифікованих наповнювачів на зміну експлуатаційних властивостей покриттів ВДФ:
а – водопоглинання;
б – міцність на розрив
З метою прогнозування поведінки водно-дисперсійних покриттів на основі модифікованих каолінів та карбонатів на різних мінеральних поверхнях також було оцінено стійкість лакофарбових плівок до дії води та агресивних середовищ. Отримані результати досліджень стійкості покриттів до статичного впливу води, HCl та NaCl корелюють із даними щодо їх водопоглинання: для покриттів, які проявляють більшу стійкість до активних агресивних середовищ, характерне менше водопоглинання. На рис. 2 показано вплив модифікування наповнювачів на стійкість до дії води та агресивних середовищ на прикладі водно-дисперсійної фарби з ОКП 50%.

Рис.2. Вплив модифікованих наповнювачів на стійкість покриття ВДФ з ОКП 50% до дії агресивних речовин
Результати досліджень лакофарбових плівок щодо комплексного впливу кліматичних факторів показали, що покриття, нанесені на бетонні зразки, після проведення 15 циклів прискорених імітаційних випробувань, що відповідають 5 рокам експлуатації в умовах помірного і холодного клімату, володіють високими декоративними і захисними властивостями. Адгезія покриттів після кліматичних випробувань не змінилася і становить для композицій з ОКП 40-60 мас.% 1 бал і лише при ОКП 65 мас.% – 2 бали. Лакофарбові покриття зберігають свої захисні властивості на рівні вихідних. Для деяких плівок відзначено незначне зниження декоративних властивостей та часткове підвищення гідрофільності й водопоглинання. Таким чином, розроблені фарби придатні для первинного або ремонтного фарбування оштукатурених, бетонних, цегляних, гіпсокартонних, деревостружкових і деревоволокнистих поверхонь, що піддаються впливам опадів та з високим експлуатаційним навантаженням.
Перелік посилань
1. Karsten Eller. The Role of Sustainability in the EU Paint Industry (Shanghai, November 22, 2013). – Режим доступу : http://bayferrox.com/uploads/tx_lxsmatrix/08_Karsten_Eller_final_presentation_en.pdf.
2. Gary LeRoux. Sustainability: Impacts and Challenges in the Coatings Industry (from CFCM Trade Magazine, January 17, 2014). – Режим доступу: http://static1.1.sqspcdn.com/static/f/1493895/24315095/1391441907517/CFCM.Final.Jan17.2014.pdf?token=%2Fz%2FJS1qm%2BEB7Fho5ZOyelx4LSwQ%3D.
3. Золотов М.С. Повышение адгезионной прочности и долговечности модифицированных защитно-декоративных акриловых покрытий / М. С. Золотов, М. А. Любченко // Збірник наукових праць Полтавського національного технічного університету ім. Ю. Кондратюка. Сер. : Галузеве машинобудування, будівництво. — 2013. — Вип. 4(1). — С. 123-131.
4. Караваєв Т.А. Гідрофобність покриттів з водно-дисперсійних фарб та способи її підвищення / Т.А. Караваєв // Вісник Черкаського державного технологічного університету. Серія: технічні науки. — 2014. — №2. — С. 106— 112.
5. Мережко Н.В. Ринок водно-дисперсійних лакофарбових матеріалів в Україні / Н.В. Мережко, О.С. Шульга // «Сборник научных трудов SWorld» — 2013. — Т. 11, № 2. — С. 16-24.
6. Комаха В. О. Цільове модифікування карбонатних наповнювачів для водно-дисперсійних фарб / В. О. Комаха, В. А. Свідерський // Технологический аудит и резервы производства. – 2015. – №2/4 (22). – С. 12-16.
7. Merezhko, N., Sviderskyi, V., Komakha, V., Shulga O. (2015). Prospects of using modified kaolin and carbonates as fillers for paints». 13th International Commodity Science Conference. Book of Abstracts (Editors: Daniela Gwiazdowska, Katarzyna Kluczynska, Krzysztof Jus), Poznan University of Economics, Poland, 22nd - 25th June 2015, p. 66.