Современные сиккативы «Borchers»

*по всем вопросам касательно сиккативов Вы можете обратиться по телефону (812) 441 21 80. 

** дополнительную информацию по данным продуктам Вы можете найти здесь   

Автор статьи: Цветков Александр Сергеевич, специалист коммерческого отдела 

Роль сиккативов в существующих системах окраски поверхностей трудно переоценить. Данный вид катализаторов форирования пленки покрытий на основе окислительной  сушки не нуждается в представлении, но все же хотелось бы акцентировать внимание на ряде принципов, которые нужно учитывать в подборе оптимального сиккатива для того или иного лакокрасочного материала (ЛКМ). Также в данной статье предложен экономически более выгодный (по сравнению с использованием других сиккативов) способ улучшения физико-механических характеристик покрытия (ПК).

Что такое сиккативы?

 Сиккативы являются катализаторами формирования пленки материалов на основе связующих, высыхающих в процессе окисления кислородом воздуха.  Химически сиккативы на сегодняшний день, как правило,  представляют собою мыла монокарбоновых кислот.  Применение сиккативов насчитывает более 4000 лет (ранняя Египетская цивилизация), когда для ускорения покрытий на основе растительных масел, применялись небольшие количества природных материалов на основе свинца, железа или марганца. В 14 веке началось использование сульфата меди, а в 16 – соединения цинка. В 19 веке основным сиккативом для покрытий окислительной атмосферной сушки становится свинец, и исследуется применение материалов на основе кобальта. Серьезный прорыв в развитии сиккативов произошел в 20-е годы прошлого века за счет использования нафтенатов металлов и особенно их растворов в органических растворителях, позволивших стандартизировать содержание металла в сиккативе и сделать его удобным в применении. Позднее нафтенаты были вытеснены октоатами (соли 2-этилгексановой кислоты) и другими мылами синтетических кислот из-за однородности, контролируемости свойств, меньшей цветности, большего содержания металлов и отсутствия специфического запаха.  

Процесс окислительного формирования пленки можно разделить на четыре основных этапа:

  1. Период индукции (насыщение пленки кислородом)
  2. Формирование пероксидов (поглощенный кислород формирует пероксиды, сопряженные с двойными связями пленкообразователя; иногда (например, для льняного или тунгового масла) - циклопероксиды)
  3. Распад пероксидов и формирование свободных радикалов
  4. Полимеризация связующего

Из-за подверженности оксилительно-восстановительным реакциям мультивалентные металлы действуют как переносчики кислорода. Они также запускают процесс формирования пероксидов, перенося кислород к двойным связям пленкообразователя. Мультивалентные металлы способствуют и третьему этапу формирования пленки - распаду пероксидов и формированию свободных радикалов.  В современной промышленности сиккативы выпускают главным образом в виде растворов в летучих органических растворителях (уайт-спирите, изопропиловом спирте, легких парафинах), что обусловлено удобством их дозировки и легкостью смешения с другими компонентами лаков и красок,

Каковы наиболее распространенные сиккативы?

Кобальтовый сиккатив наиболее важный и широко применяемый. Не известно более эффективного металла для катализирования окислительной полимеризации ЛКМ при комнатной температуре.  Однако при использовании только сиккатива на основе кобальта имеется тенденция к образованию шагрени и плохому глубинному формированию пленки, поэтому, для формирования однородной пленки, кобальт применяется совместно с другими металлами: магнием, цирконием, свинцом или кальцием. Из-за склонности к формированию комплексов с координационными связями, кобальтовый сиккатив может значительно изменять вязкость при добавлении в неразбавленное связующее, особенно при высокой молекулярной массе пленкообразователя.

Марганцевый сиккатив – также относится к основным сиккативам, однако он менее эффективен, чем кобальт для материалов атмосферной сушки. С другой стороны, применение марганцевого сиккатива для термоотверждаемых покрытий и при формировании пленки при низких температурах, дает лучшие результаты, чем применение катализаторов на основе кобальта. В отличие от кобальта, сиккативы на основе марганца не формируют шагрени при высокой влажности. Главной проблемой при использовании марганцевых сиккативов является насыщенный цвет, изменяющий цвет покрытия.

Кальциевый   сиккатив – сам по себе имеет ограниченную эффективность, однако очень полезен при взаимодействии с активными сиккативами. Крайне эффективен с кобальтом для катализирования формирования пленки в неблагоприятных условиях (например высокая влажность или низкая температура). Снижает потерю эффективности основных сиккативов при хранении материала, может улучшать твердость и блеск покрытия, является смачивающим агентом и диспергатором пигментов и наполнителей.  Один из наиболее применяемых сиккативов. Свинцовый  сиккатив –  при применении в качестве единственного сиккатива имеет низкую активность, поэтому обычно применяется совместно с другими основными сиккативами. В отличие от кобальтовых сиккативов, свинцовые катализаторы ускоряют процесс формирования пленки по всей толщине слоя покрытия. Основным недостатком свинцовых сиккативов является их высокая токсичность, дополняемая ограниченной растворимостью в некоторых алкидных смолах и плохая совместимость с алюминиевыми пигментами. В процессе хранения ЛКМ могут возникать реакции между свинцовым сиккативом и жирными кислотами, приводящие к переводу сиккатива в нерастворимый осадок. Обычно применяется с кобальтовым или марганцевым сиккативами в качестве основных. На сегодняшний день применение свинцовых сиккативов сужается из-за их высокой токсичности.

Цинковый сиккатив – в основном выполняет функцию поддержания «открытой пленки» в процессе ее формирования. Предотвращает образование шагрени, обеспечивает полное формирование пленки по всей толщине слоя покрытия, является высокоэффекивным смачивающим агентом и диспергатором пигментов и наполнителей. Благодаря низкой цветности допустимо введение больших количеств цинкового сиккатива в материал. Также стабилизирует другие сиккативы и увеличивает твердость, блеск и стабильность цвета покрытия.Циркониевый сиккатив является широкораспространенным заменителем свинцовых сиккативов. Улучшает объемное формирование пленки за счет формирования координационных связей с гидроксильными и карбоксильными группами связующего или образующимися в процессе высыхания. Также образует комплексы с кобальтом, воздействуя на каталитическую активность последнего. По сравнению с другими дополнительными сиккативами имеет низкую цветность, низкую тенденцию к пожелтению покрытия и хорошую долговечность.

В чем преимущество смесевых сиккативов?

 Различная функциональность и синэргетический эффект разных сиккативов сделали обычной практику применения в материале комбинации  катализаторов на основе разных металлов. Такие комбинации включают один или несколько основных сиккативов, и, как минимум, один дополнительный.  Производители сырьевых компонентов зачастую выпускают готовые к применению смеси сиккативов. В отличие от «самодельных» комбинаций такие смеси обладают постоянным качеством, оптимальным содержанием и составом металлов и низким содержанием растворителей. Эффективность комплексов различных металлов, образованных при производстве сиккатива, выше, чем у смеси, составленной при производстве ЛКМ. Это особенно проявляется при производстве систем с высоким сухим остатком, в водоразбавляемых системах и в покрытиях, применяемых при неблагоприятных условиях для формирования пленки.ов.

Почему именно сиккативы Borchers?

Упоминая о многометалльных сиккативах, особое внимание необходимо уделить смесевым сиккативам Borchers с торговой маркой «Octa Soligen». Причем необходимо отметить, что большинство европейских производителей алкидных материалов в своих рецептурах используют именно сиккативы Borchers.

В настоящее время и в России число производителей, использующих в своих материалах смесевые сиккативы Borchers, быстро растет.

Столь успешное развитие сиккативов Borchers и именно «Octa Soligen 69» в первую очередь обусловлено его малым содержанием  в рецептуре ЛКМ и высокой экономичностью.

Использование полиметалльных сиккативов на основе дистиллированных нафтеновых кислот позволило уменьшить концентрацию сиккатива в связующем в 10 раз по сравнению с другими сиккативами на ароматических и жирных кислотах.

На основании нашего опыта работы с сиккативом «Octa Soligen 69» мы можем с уверенностью сказать, что использование данного сиккатива в рецептуре алкидных материалов позволяет получить:

  • высокую степень белизны;
  • высокую степень блеска ПК;
  • высокую степень твердости ПК;
  • снизить производственно-складские издержки, связанные с расходными нормами.

Главным же отличительным преимуществом данного сиккатива является его экономическая эффективность: по количеству «Octa Soligen 69» в готовой рецептуре ЛКМ требуется в 10–15 раз меньше, чем традиционных сиккативов, что существенно снижает себестоимость готовой продукции.

Для более наглядной демонстрации свойств смесевых сиккативов Borchers, а также покрытий, полученных на их основе, ниже приводится таблица испытаний фенол-алкидного лака Lioptal 541 (Synthopol, Германия) и Octa Soligen 69 (Borchers, Германия).

Таблица 1. Результаты испытаний фенол-алкидного лака Lioptal 541 и Octa Soligen 69

 Время высыхания, 120 мкм по мокрой пленке.

Степень 1

20 мин

20 мин

20 мин

25 мин

15 мин

15 мин

Степень 2

25 мин

30 мин

25 мин

25 мин

30 мин

25 мин

Степень 3

35 мин

30 мин

30 мин

35 мин

35 мин

35 мин

Степень 4

7 ч 50 мин

3 ч 05 мин

2 ч 30 мин

2 ч 55 мин

3 ч

4ч45 мин

Твердость по ТМЛ, 120 мкм по мокрой пленке

После 1-го дня

35"

38"

40"

31"

31"

28"

После 3-х дней

45"

49"

48"

35"

47"

48"

После 5 дней

58"

65"

64"

47"

73"

65"

После 7 дней

62"

65"

65"

52"

73"

79"

Для экономического обоснования для сравнения приводится базовая рецептура на фенол-алкидную грунтовку ФЛ-03 К с использованием Lioptal 541, Octa Soligen 69 и отечественного сиккатива ЖК-1.

Таблица 2. Базовая рецептура на фенол-алкидную грунтовку ФЛ- 03 К

Наименование сырья

Содержание, %

Содержание, %

рецептура А

рецептура B

1

Lioptal 541

43,50

43,50

2

Ксилол

20,85

19,50

3

Барит (МТ)

26,00

26,00

4

Диоктилфталат

3,00

3,00

5

Тетраоксихромат цинка

6,5

6,5

6

Octa-Soligen 69 (сиккатив)

0,15

 

7

ЖК-1 (сиккатив)

 

1,5

 

Итого

100,00

100,0

Из приведенной рецептуры видно, что OS 69 требуется в 10 раз меньше по сравнению с сиккативом ЖК-1, что значительно снижает стоимость готового материала, а также позволяет его использовать в белых цветах.

В чем заключается инновация компании «Borchers»?

Помимо смесевых сиккативов «Octa Soligen», компания «Аттика Кемикалс» запускает на рынок новую разработку компании «Borchers» «Borchi Oxy Coat»  на основе запатентованного комплекса железа. Он обладает всеми преимуществами кобальтового сиккатива, однако имеет меньшее количество недостатков. Может применяться как в алкидных, так и в водных системах.Основными преимуществами этого ноу-хау являются:

  • высокая активность в алкидных системах;
  • при правильном подборе дозировки применяется как единственный сиккатив, обеспечивающий быстрое формирование пленки по все толщине покрытия (хотя для ЛКМ на основе жирных алкидных смол и высоконаполненных систем может потребоваться дополнительный сиккатив)
  • универсальность в использовании, как в водных системах, так и в органических;
  • совместимость с разными растворителями;
  • возможность работы при неблагоприятных условиях ((низкие температуры, высокая влажность воздуха)
  • не влияет на реологию системы;
  • по сравнению смарганцем не изменяет цвет покрытия.

Таким образом, использование смесевых сиккативов Borchers не только технически обосновано с точки зрения удобства, простоты использования, , универсальности применения в различных ЛКМ окислительной сушки, но и экономически целесообразно, так как позволяет уменьшить себестоимость готового материала.