POSTAWY

RECEPTUROWANIA

FARB

Principles of Paint Formulation

Edited by R. Woodbridge

Formerly Technical Director of Berger Decorative Paints, Bristol

and

Past President of the Paint Research Association, Teddington, Middlesex

Blackie

USA: Chapman & Hall, New York

1991

(pp. 1-265)

Przekład: Robert Wiśniewski

Stopka Redakcyjna

Przegląd literatury technicznej ujawnia ograniczoną liczbę informacji w zakresie formułowania wyrobów, przeznaczonej dla osób rozpoczynających pracę w przemyśle farb i lakierów lub dla praktykujących technologów. Wyzwaniem dla technologów tej branży jest uzyskanie optymalnego wyrobu rynkowego w granicach preliminowanych kosztów, przy takim samym czasie wytwarzania oraz ograniczeniach materiałowych i produkcyjnych. Wymaga to różnych podejść do zagadnienia, od prostego podstawienia surowców w opracowywanej recepturze, do opracowania zupełnie nowej klasy wyrobu w oparciu o istniejącą lub nową technologię. Niezależnie od skali przedsięwzięcia, stosuje się typowe zasady postępowania.

Ta bardzo praktyczna książka jest pierwszą pozycją opisującą w sposób jasny i zwięzły koncepcję oraz elementarne zasady opracowywania receptur farb spełniających wymagania dotyczące składu i kosztów wytwarzania. Książka ta jest przeznaczona dla technologów przemysłu farb i lakierów oraz dla służb technicznych zatrudnionych na wszystkich poziomach produkcji, a także dla dostawców surowców dla tego przemysłu. Stanowi na również ważne źródło wiedzy dla wykładowców i studentów technologii farb i lakierów.

Zawartość

Korzystanie z praw podstawowych. Opracowywanie programu postępowania. Surowce. Zależności objętościowe. Siła krycia - alternatywa dla dwutlenku tytanu. Techniki komputerowe. Projektowanie produkcji wsadowej. Wybór metod badań. Dodatek I: Obliczanie składu farb. Dodatek II: Jednostki stosowane przy recepturowaniu farb. Dodatek III: Międzynarodowe metody badań. Dodatek IV: Higiena i  bezpieczeństwo pracy. Słowniczek. Literatura. Indeks.

Współautorzy

Ken Arbuckle Consultant, 20 Oak Lodge Avenue, Chigwell, Essex IG7 5HZ, UK

Ike Berg Consultant, 22 Gladstone Court, Anson Road, London NW2 4LA, UK

Luigi Cutrone Tioxide Italia SPA, Stablimento di Scarlino, Contrada Casone CPI13, 58022 Fallonica, Italy

Fred Stieg Pigmentech, 903 Beachview Drive, Jekyll Island, California, USA

Richard Woodbridge Comsultant, Rest Harrow, Staunton Lane, Whitchyrch, Bristol BS14 0QG, UK

SPIS TREŚCI

Wstęp

1. Zasady podstawowe

RICHARD WOODBRIDGE

1.1. Wprowadzenie

1.2. Dostępność danych o surowcach

1.3. Zdefiniowanie zadania

1.4. Identyfikacja ograniczeń recepturowych

1.5. Stosowanie standardowego formatu receptur

1.5.1. Kosztorysowanie receptur laboratoryjnych

1.5.2. Sporządzanie receptur

1.6. Korzystanie z harmonogramu badań

1.7. Istota systemu kosztorysowania

1.7.1. Koszty surowców

1.7.2. Koszty wytwarzania

1.7.3. Koszty opakowań i rozlewania

1.8. Jak rywalizować z konkurencją

2. Opracowanie programu postępowania

RICHARD WOODBRIDGE

2.1. Wprowadzenie

2.2. Podmiana surowców

2.3. Obniżka kosztów

2.4. Poprawa jakości produktu

2.5. Dostosowanie do konkurencji

2.6. Nowe wyroby

2.6.1. Projekt 1

2.6.2. Projekt 2

2.7. Nowe klasy surowców

2.8. Nowe technologie

Literatura

3. Surowce

RICHARD WOODBRIDGE

3.1. Wprowadzenie

3.2. Żywice

3.2.1. Informacje ogólne

3.2.2. Rodzaje dostępnych żywic

3.2.3. Wybieranie żywic

3.3. Pigmenty

3.3.1. Informacje ogólne

3.3.2. Pigmenty białe (dwutlenek tytanu)

3.3.3. Pigmenty barwne

3.3.4. Wypełniacze

3.3.5. Pigmenty inhibitujące korozję

3.4. Rozpuszczalniki, rozcieńczalniki i substancje rozrzedzające

3.4.1. Informacje ogólne

3.4.2. Rozpuszczalniki do wyrobów schnących na powietrzu

3.4.3. Rozpuszczalniki do wyrobów usieciowanych i piecowych

3.4.4. Rozpuszczalniki do wyrobów wodorozcieńczalnych

3.5. Modyfikatory właściwości reologicznych

3.5.1. Informacje ogólne

3.5.2. Wyroby rozpuszczalnikowe

3.5.3. Wyroby wodorozcieńczalne

3.6. Środki pomocnicze

3.6.1. Informacje ogólne

3.6.2. Środki dyspergujące / zwilżające

3.6.3. Sykatywy

3.6.4. Środki konserwujące / biocydy

3.6.5. Insektycydy

3.6.6. Inhibitory korozji opakowań

3.6.7. Inhibitory rdzewienia iskrowego

3.6.8. Absorbery UV

3.6.9. Środki przeciwzapachowe (dezodoranty)

3.6.10. Środki przeciw skórkowaniu (łuszczeniu)

3.6.11. Środki przeciwko wypływaniu / flotacji

3.6.12. Środki przeciwko pienieniu

3.6.13. Środki przeciwko gazowaniu

3.6.14. Środki antystatyczne

3.6.15. Środki przeciwko zamarzaniu

Literatura

4. Zależności objętościowe

FRED STIEG

4.1. Wprowadzenie

4.2. Koncepcja KSOP

4.3. Wyznaczanie KSOP

4.3.1. Metoda komorowa wyznaczania KSOP

4.3.2. Metoda wyznaczania KSOP oparta na liczbie olejowej

4.3.3. Wpływ nośnika dyspersji lateksowej na KSOP

4.3.4. Inne sposoby wyznaczania KSOP

4.4. Zależność pomiędzy SOP a KSOP

4.5. Koncepcja porowatości

4.5.1. Wpływ porowatości na siłę krycia

4.6. Wykorzystanie w recepturowaniu

4.6.1. Wypełniacze przestrzenne (ekstendery)

4.6.2. Modyfikowanie wyrobu standardowego

4.6.3. Farby dyspersyjne (lateksowe)

4.6.4. Matowe farby dyspersyjne (lateksowe)

4.6.5. Wpływ względnego wskaźnika siły wiązania BPI

4.6.6. Dopasowanie konkurencyjnej próbki

4.7. Podsumowanie

Literatura

5. Poprawianie siły krycia bieli tytanowej

RICHARD WOODBRIDGE

5.1. Wprowadzenie

5.2. Dostępne technologie

5.3. Znaczenie stopnia upakowania

5.4. Pittment

5.5. Spindrift

5.6. Wypełniacze polimerowe

5.7. Polimery nieprzezroczyste (kryjące)

Literatura

6. Techniki komputerowe

LUIGI CUTRONE

6.1. Wprowadzenie

6.2. Skomputeryzowane sterowanie procesem

6.3. Dobieranie barwy

6.4. Programy recepturowania i kosztorysowania

6.4.1. Plik surowców

6.4.2. Plik receptury

6.4.3. Plik obliczeń

6.4.4. Programy zmian recepturowych

6.5. Planowanie doświadczeń

6.5.1. Randomizacja (losowość)

6.5.2. Bloki zrandomizowane (losowe)

6.5.3. Kwadrat łaciński

6.5.4. Doświadczenia czynnikowe

6.5.5. Ułamkowe doświadczenia czynnikowe

6.5.6. Diagram Boxa-Behnkena

6.6. Planowanie doświadczeń przy mieszaninach

6.6.1. Planowanie doświadczeń dla mieszanin trójskładnikowych

6.6.2. Planowanie doświadczeń dla mieszanin czteroskładnikowych

6.6.3. Planowanie doświadczeń dla mieszanin metodą Simplex

6.7. Teoretyczne ujęcie recepturowania

Literatura

7. Projektowanie produkcji szarżowej

IKE BERG

7.1. Wprowadzenie

7.1.1. Problem podstawowy

7.2.2. Warunki dyspergowania

7.2.3. Rozdrobniona faza stała

7.1.4. Faza ciągła

7.2. Stadia produkcji szarżowej

7.2.1. Wprowadzenie

7.2.2. Formułowanie stabilnej bazy

7.2.3. Receptura dyspersji początkowej

7.2.4. Etap rozcieńczania (stabilizacja)

7.2.5. Egalizacja (uzupełnianie)

7.3. Rodzaje wyposażenie do dyspergowania

7.3.1. Wprowadzenie

7.3.2. Młyny kulowe

7.3.3. Atritory

7.3.4. Szarżowe młyny perełkowe

7.3.5. Mieszalniki wytwarzające wysokie naprężenia ścinające

7.3.6. Mieszalniki wytwarzające niskie naprężenia ścinające

7.3.7. Inne typy mieszalników

7.3.8. Młyny o działaniu ciągłym

7.3.9. Młyny piaskowe (perełkowe, kuleczkowe)

7.4. Recepturowanie dla optymalnego zwilżania i dyspergowania

7.4.1. Wprowadzenie

7.4.2. Młyny kulowe

7.4.3. Atritory

7.4.4. Szarżowe młyny perełkowe

7.4.5. Mieszalniki wytwarzające wysokie naprężenia ścinające

7.4.6. Mieszalniki wytwarzające niskie naprężenia ścinające

7.4.7. Inne typy mieszalników wysokoobrotowych

7.4.8. Młyny o działaniu ciągłym

7.5. Wybór wyposażenia

7.5.1. Wprowadzenie

7.5.2. Farby emulsyjne

7.5.3. Wyroby alkidowe o wysokim, połysku

7.5.4. Emalie piecowe

7.5.5. Wyroby wysokolepkie

7.5.6. Wyroby specjalne

Literatura

8. Wybór metod badań

RICHARD WOODBRIDGE

8.1. Wprowadzenie

8.1.1. Źródła zmienności

8.1.2. Dążenie do większego realizmu

8.1.3. Wybór metody

8.2. Właściwości wyrobu w opakowaniu

8.2.1. Charakterystyka reologiczna

8.2.2. Stabilność podczas magazynowania

8.2.3. Stopień zdyspergowania

8.3. Charakterystyki aplikacyjne

8.3.1. Wyroby dekoracyjne

8.3.2. Wyroby przemysłowe

8.4. Tworzenie powłoki w warunkach aplikacji

8.4.1. Wyroby rozpuszczalnikowe schnące na powietrzu

8.4.2. Wyroby dyspersyjne (lateksowe) schnące na powietrzu

8.4.3. Wyroby sieciowane (utwardzane) w piecu

8.5. Właściwości powłok

8.5.1. Wygląd powłoki

8.5.2. Właściwości fizyczne

8.5.3. Właściwości chemiczne

8.5.4. Badania trwałości

Dodatki

Dodatek I Obliczanie składu farb

Dodatek II Jednostki miar dla technologów opracowujący receptury

Dodatek III Międzynarodowe metody badań

Dodatek IV Legislacja higieny i bezpieczeństwa pracy

Słowniczek

Indeks

Wstęp

W XX wieku, sztuka sporządzania farb rozwinęła się jak żadna dziedzina nauki. Jednak z punktu widzenia technologii farb, w zakresie recepturowania farb nadal jeszcze przeważa doświadczenie i rzemiosło. Przegląd dostępnych dzisiaj ogromnych zasobów literatury technicznej wskazuje na szczupłość informacji przeznaczonych dla osób rozpoczynających pracę w przemyśle farb i lakierów lub dla praktykujących technologów, którzy chcieliby uzyskać wiedzę o modyfikowaniu receptur wyrobów istniejących lub o opracowywaniu receptur nowych wyrobów. Jest rzeczą oczywistą, że producent farb nie będzie ujawniał konkurentom swoich receptur, ale podstawy opracowywania receptur powinny być dostępne dla wszystkich. Poradnictwo na ten temat ograniczało się do zaleceń udzielanych przez dostawców surowców, którzy zgodnie z oczekiwaniem, prezentowali wyniki swoich badań i zalecenia głównie pod kątem eksponowania zalet oferowanych przez nich produktów. Nie należy tego uważać za krytykę ich działalności - w istocie rzeczy bez ich udziału, formułowanie farb może jeszcze nadal tkwić w rękach rzemieślników, mających nabyte lub wrodzone predyspozycje badawcze.

Celem tej książki jest przedstawienie zestawu podstawowych zasad formułowania farb konkurencyjnych na rynku, które powinny odnosić się do większości ciekłych substancji powłokowych. Procedury zalecane w początkowych rozdziałach, opracowywane i stosowane przez wiele lat, wytrzymały próbę czasu. Ich celem była oszczędność robocizny i czasu. Były one z powodzeniem stosowane w laboratoriach badawczych głównych producentów farb w sposób elastyczny i były adaptowane w sposób zgodny z określonymi wymaganiami poszczególnych projektów. Różne firmy mogą w różny sposób podchodzić do zagadnienia, ale niewątpliwie będą korzystały z tych samych zasad podstawowych. Jedynie wnikliwe rozpatrywanie obiektów i odpowiednie planowanie wszystkich etapów projektu, zapewnia uzyskanie oczekiwanych wyników w sposób najbardziej ekonomiczny.

Książka poświęcona technologii farb nie może być kompletna bez pewnych podstawowych informacji na temat dostępnych surowców i ich poprawnej selekcji, co jest przedmiotem Rozdziału 3. Dalsze rozdziały opracowane przez współautorów uważanych za specjalistów w swych dziedzinach, koncentrują się na określonych aspektach formułowania farb. Np. Fred Stieg przedstawia przegląd ważnych zależności objętościowych oraz przedstawia sposoby, w jakich proste techniki stosowane przy zmianie receptur farb można wykorzystać w bardziej naukowy sposób. Wszyscy korzystający lub zamierzający stosować techniki komputerowe, powinni zapoznać się z rozdziałem opracowanym przez Luigi Cutrone, poświeconym wspomaganiu komputerowemu. Zawiera on podstawy planowania doświadczeń z zastosowaniem najnowszej, 4-składnikowej techniki wykresów konturowych. Ike Berg przedstawił swoje wieloletnie doświadczenie w zakresie adaptacji formułowania od skali laboratoryjnej do skali technicznej i podał wskazówki dotyczące poprawnych technik operacyjnych dla różnych rodzajów wyposażenia. Książka ta zawiera również rozdział poświęcony stosowaniu alternatywnych technik „siły krycia”, pozwalających na obniżenia zużycia dwutlenku tytanu. Rozdział ten opisuje sposób wybierania metod badawczych i zawiera dodatki na temat obliczania składu farb, jednostek międzynarodowych oraz ich przeliczania, informacje o higienie i bezpieczeństwie pracy a także słownik stosowanych terminów.

Wszystkim Autorom składam szczególne podziękowanie nie tylko za ich gotowość do współautorstwa, ale także za ich cierpliwość na sugestie wprowadzania drobnych zmian lub uzupełnień. Dziękuję również personelowi Paint Research Association w Teddington - zwłaszcza: John Bernie, Len O'Neil, Dip Dasgupta, Norman Morgan, Len Tysall, oraz Catherine Hayworth, za ich cenne rady, pomoc w zdobywaniu informacji i literatury, ogólne poparcie i pomoc, oraz za zgodę na ponowne wydanie dodatków: „Jednostki miar dla technologów opracowujący receptury” oraz „Słowniczek terminów”.

R.W.

---