Исследования и разработки в области наливных промышленных полов

к.т.н. Л.М.Лундин, руководитель направления Полиуретаны,

Д.В. Захаренко, руководитель направления Эпоксиды

компания "Аттика", г. Санкт-Петербург

В свете развития прогрессивных технологий в строительной индустрии в последнее время все более востребованным становится применение наливных полов - бесшовных полимерных покрытий, применяемых для устройства полов промышленного и гражданского назначения.

В данной статье рассмотрим два вида наливных полов: полиуретановые (ПУ) и эпоксидные (ЭП). В настоящее время актуальным являются также комбинации связующих: метилметакрилатные, эпоксидно-уретановые и полы на базе ненасыщенных полиэфиров.

В компании "Аттика" ведутся исследования по разработке и модификации составов наливных двухкомпонентных (2К) ПУ и ЭП полов, включающие в том числе и сравнительное изучение основных компонентов данных систем и их взаимного влияния на свойства наливных полов.

Полиуретановые и эпоксидные композиции являются двухкомпонентными системами без растворителя. Они предназначены для устройства наливных полов по бетону, железобетону, цементной стяжке в жилых и общественных зданиях, на предприятиях общественного питания, складских и сельскохозяйственных постройках, вспомогательных и санитарно-бытовых помещениях, учебных заведениях.

Полиуретановые системы

К преимуществам 2К ПУ наливных полов относятся их устойчивость к ударам и механическим повреждениям; высокий уровень пластичности, при котором возможно максимально равномерное выравнивание пола; стойкость к абразивной нагрузке и истиранию; высокая прочность на растяжение и сжатие; высокая химическая стойкость.

Разработанная рецептура компании «Аттика» наливного 2К ПУ пола на основе насыщенных полиэфиров производства Synthecoat (Испания) включает полиэфирное связующее, пигменты, наполнитель, обезвоживающий агент, а также добавки розлива, пеногаситель и др. В качестве отвердителя использовался ароматический изоцианат Isocyanate H25C производства Synthecoat (Испания), представляющий собой 4,4-дифенилметандиизоцианат (МДИ) темно-коричневого цвета без растворителей.

Одним из исследований, проведенных в лаборатории, является сравнительный анализ различных полиэфирных связующих в составе 2К ПУ наливных полов: Synthanol 4415 (Испания), Jagropol – 115 (Индия) и Cardolite NX-9001(США) совместно с отвердителем Isocyanate H25C.

Таблица 1. Свойства смол

Наименование показателя

Смолы

Cardolite NX 9001

Synthanol 4415

Jagropol – 115

Вязкость по Брукфильду при 25 °С, cPs

2000

2000-3600

3000-4000

Содержание гидроксильных групп, %

4,3

4,5

5,0

Цветность по Гарднеру

18

2

6

 

                 

Synthanol 4415

Jagropol – 115

Cardolite NX 9001

Рис.1 Внешний вид смол

При разработке 2К ПУ наливного пола расчетное количество изоционата было рассчитано согласно спецификации на каждую смолу.

Из полученных композиций были изготовлены образцы заливок пола с изоцианатом. Отверждение происходило при температуре 20 ± 5 °С, толщина заливки составляла ок. 1 – 3 мм.

              

Synthanol 4415

Jagropol 115

Cardolite NX 9001

Рис.2 Внешний вид образцов заливки полов

Сравнение применения различных полиэфирных смол в наливных полах:

1) Цвет смолы Cardolite NX-9001 (18 по шкале Гарднера, см. Рис.2) оказывает значительное влияние на цвет готовой композиции, меняя его на более темный.

2) 2К ПУ пол на основе Cardolite NX-9001 получается хрупким.

По показателю эластичности пола опробованные связующие можно расположить в следующей последовательности: Synthanol 4415 > Jagropol 115 > Cardolite NX-9001.

3) Жизнеспособность готовой композиции на основе Cardolite NX-9001 и Jagropol 115 составляет не менее 15 - 20 мин., на основе Synthanol 4415  не менее 50 мин.

Таким образом, на полиэфирной смоле Synthanol 4415 совместно с изоцианатом Isocyanate H25C возможно получить композицию с длительной жизнеспособностью. Покрытие наливных полов качественно отличается высокой эластичностью.

Эпоксидные системы

В компании “Аттика” успешно развивается также направление наливных полов на основе эпоксидных связующих.

К преимуществам этих полов относят высокую химическую стойкость (щелочи и кислоты не способны навредить такому покрытию даже при большой концентрации); долгий срок эксплуатации ; отсутствие статического электричества; возможность эксплуатации в помещениях с высокой влажностью.                                                                                                                                 

В рамках работ по оптимизации состава наливных эпоксидных полов и расширения ассортимента применяемых отвердителей был проведен сравнительный анализ:

  1. Отвердителей Ipox ЕН 2042 производства Ipox Chemical (Венгрия) и Cardolite NX 2009 производства Cardolite (США);
  2. Отвердителей Cardolite NX 2009 и АФ-2 (Россия);
  3. Отвердителей Cardolite LITE 3005 и АФ-2. 

Таблица 2. Свойства отвердителей

Наименование показателя

Cardolite

NX 2009

Ipox ЕН 2042

Cardolite

LITE 3005

АФ-2

феналкамин

модифицированный циклоалифатический полиамин

Модифицированный феналкамин

продукт взаимодействия фенола, формальдегида и этилендиамина

 Вязкость, мПа´с

370

275-375

1680

1500

 Плотность, г/см3

1,04

1,04

0,95

 AHEW, г/экв

95

95

256

50

 Цветность по  Гарднеру

7

макс. 2

11

15

 Соотношение,  г/100г YD-128

50

50

134

25

 Жизнеспособность,  мин.

31

25

-

1. Сравнение отвердителей Cardolite NX 2009 и Ipox ЕН 2042

Рис. 3. Внешний вид отвердителей Ipox ЕН 2042 и Cardolite NX 2009

При тестировании отвердителей за основу была взята стандартная рецептура наливного пола RAL 7040 на основе эпоксидиановой смолы YD-128 производства Kukdo Chemical (Южная Корея). Требовалось определить влияние желтого цвета отвердителя Cardolite NX 2009 на цвет  по RAL 7040  при содержании отвердителя 20%. Отверждение происходило при температуре 20 ± 5 °С.

Рис.4. Внешний вид заливок с отвердителями 

Результаты по анализу отвердителей в эпоксидных наливных полах:

1) Желтый цвет отвердителя Cardolite NX 2009 (7 по шкале Гарднера) не оказывает значительного влияния на цвет готовой композиции;

2) Жизнеспособность композиции с отвердителем Cardolite NX 2009 в 1,5 раза больше, чем с отвердителем Ipox ЕН 2042 (80 и 55 мин);

3) Вязкость композиции с отвердителем Cardolite NX 2009 выше, чем с Ipox ЕН 2042, соответственно ухудшение малярных свойств – растекаемости по подложке и затруднено удаление воздуха из толстослойного неотвержденного покрытия (пузыри). Рекомендуется увеличение содержания активного разбавителя RD-24 до 10 - 12%;

4) Декоративные свойства (глянец) у композиции с отвердителем Cardolite NX 2009 ниже, чем с Ipox ЕН 2042 (см. Рис. 4).

2. Сравнение отвердителей Cardolite NX 2009 и АФ-2

Был проведен анализ работоспособности отвердителей Cardolite NX 2009 и АФ-2 в ЭП композиции по RAL 7040 для наливного пола изготовленного на основе эпоксидиановой смолы YD-128, нанесенной на влажную подложку в условиях низких температур 5 ± 1 °С, см. Рис.6, 7, 8.

Рис.5 Предварительно увлажненная подложка для заливки образцов

Рис.6 Нанесенная на влажную подложку ЭП композиция с отвердителями

Рис. 7 Отвержденные при температуре 5 ± 1 °С образцы пола с отвердителями

Результаты по анализу отвердителей Cardolite NX 2009 и АФ-2 в составе ЭП пола:

1) Покрытия с применением отвердителей отличаются  хорошей адгезией к влажной подложке;

2) За счет низкой вязкости, композиция, содержащая отвердитель Cardolite NX 2009 обладает хорошими малярными свойствами – растекаемость по подложке поверхности покрытия. Отсутствуют дефекты в виде проколов (см. Рис.8);

3) Покрытие на основе композиции с Cardolite NX 2009 – глянцевое, на АФ - 2 – матовое (см. Рис.8);

4) Продолжительность отверждения покрытия при пониженных температурах 5 ± 1 °С,  при применении Cardolite NX 2009   в 1,5 раза больше, чем с АФ-2 (Cardolite NX 2009 – 40 ч, АФ-2 – 24 ч). Время набора эксплуатационной прочности составляет Cardolite NX 2009 –  7 сут,  АФ-2 – 5  сут. Отмечено, что образец заливки с Cardolite NX 2009 остается эластичным в течение длительного времени  – до 5 сут.

Рис.8 Отвержденные заливки при температуре 5 ± 1 °С с отвердителями

3. Сравнение отвердителей Cardolite LITE 3005 и АФ-2

Отвердители сравнивались по их активности в составе антикоррозионного 2К ЭП грунта на основе смолы YD-011×75 производства Kukdo Chemical (Южная Корея), разработанного в лаборатории компании “Аттика”. Расчетное количество отвердителей  cоставляло: Cardolite LITE 3005 – 15 % и АФ-2  – 3 %.

Рис.9 Внешний вид отвердителей АФ-2 и Cardolite LITE 3005                                                           

Время высыхания грунта определялось на рекодере при температуре 23 °С (см. Рис.10).

Рис.10 Время высыхания ЭП грунта с отвердителями 

Результаты сравнительного анализа применения отвердителей АФ-2 и Cardolite LITE 3005 в составе ЭП грунта:

1) Вследствие высокого значения эквивалентной массы AНEW= 256 г/экв для Cardolite LITE 3005, что в 5 раз выше, чем для АФ-2 (AНEW= 55 г/экв), содержание отвердителя Cardolite LITE 3005 в рецептуре грунта в 5 раз выше, чем отвердителя АФ-2;

2) Жизнеспособность готового грунта с отвердителями составляет более 24 ч.

(Cardolite LITE 3005 – 30 ч.,  АФ-2 – 26 ч);

3) Время высыхания грунта с расчетным количеством отвердителей различается в 2 раза:

Cardolite LITE 3005 – 2 ч. 50 мин., АФ-2 – 5 ч. 30 мин.

Отвердитель Cardolite LITE 3005 может быть  рекомендован для 2К ЭП ЛКМ быстрой сушки с длительной жизнеспособностью.  

Проведенные исследования позволили провести модификацию рецептур с целью  усовершенствования  2К ПУ и ЭП наливных полов и способствовали широкому промышленному внедрению 2K полов на базе смол торговой марки Synthanol и Kukdo Chemical на отвердителях Cardolite в строительной индустрии РФ.

Указанные продукты в настоящее время широко применяются основными участниками рынка наливных полов. В компании «Аттика” планируется продолжать исследования и разработки многофункциональных систем 2К ПУ и ЭП наливных полов, включая дальнейшее совершенствование их подложки, финишного покрытия и пр.