Sprühtrocknung von Polymerdispersionen für redispergierbare Pulverbeschichtungen
Forschende fanden heraus, dass der Einsatz von Polyvinylalkohol als Stabilisator die Partikelgröße verringert und den Ertrag des Sprühtrocknungsprozesses erhöht.
Redispergierbare Pulverbeschichtungen (RPCs), die in Lagerbehältern nicht auf Wasser angewiesen sind, bieten einen nachhaltigen Weg zu leichten Transportmitteln und einer biozidfreien Lagerung von Architekturbeschichtungen. Schwierigkeiten bei der Pulverherstellung und der anschließenden Filmbildung und Partikeldispersion bei Wasserzugabe haben jedoch verhindert, dass sich die Methode zu einer zuverlässigen Alternative zu herkömmlichen wasserbasierten Beschichtungen entwickelt.
Diese Studie untersucht die Optimierung eines Sprühtrocknungsprozesses für Vinylacetat-Ethylen (VAE)-Polymerdispersionen sowie die Mechanismen, die der Filmbildung von redispergierbaren Polymerpulvern (RPPs) in Wasser zugrunde liegen.
Lesetipp: Epoxidharze
Epoxidharze sind aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften in der Beschichtungsindustrie verbreitet wie kaum eine Bindemittelklasse. In ihrem neuen Fachbuch „Epoxidharze“ erläutern die Autoren Dornbusch, Christ und Rasing die Grundlagen der Chemie der Epoxygruppe und vermitteln anhand konkreter Formulierungen den Einsatz der Epoxy- und Phenoxyharze in industriellen Beschichtungen – u.a. für Korrosionsschutz, Bodenbeschichtungen, Pulverlacke und Doseninnenbeschichtungen.
Die Sprühtrocknung von VAE-Dispersionen wurde in Gegenwart eines Schutzkolloids und, falls erforderlich, unter Zugabe von Antibackmitteln durchgeführt. Durch die Zugabe von Schutzkolloid und Antibackmitteln sowie die Verringerung der Einlasstemperatur wurde die Partikelgröße reduziert und die Sprühtrocknungsausbeute erhöht. Mit einer feineren Partikelgröße der Antibackmittel wurden frei fließende Pulver erhalten. Zur Bewertung der Auswirkungen auf den Sprühtrocknungsprozess und die daraus resultierenden Pulvereigenschaften wurden VAE-Dispersionen mit vier verschiedenen Glasübergangstemperaturen (Tg) des Polymers und zwei alternativen Partikelstabilisierungen, Polyvinylalkohol (PVA) und einer Emulgator-PVA-Mischung, verwendet. Für PVA-stabilisierte VAE-Dispersionen (P-VAE) wurden Partikelgrößen von bis zu 1,0 µm und Prozessausbeuten von etwa 80 Gew.-% erreicht, während die niedrigste Partikelgröße und die höchste erzielbare Ausbeute bei 4,69 µm bzw. 29,2 Gew.-% für Emulgator- und PVA-stabilisierte VAE-Dispersionen (EP-VAE) lagen. Die Morphologie der hergestellten Pulver wurde durch die Wahl des Stabilisierungstyps beeinflusst. Bei der Verwendung von P-VAE-Dispersionen agglomerierten die Partikel und bildeten eine himbeerähnliche Struktur, während EP-VAE-Partikel zu größeren, kugelförmigen Partikeln führten.
Bei der Verwendung von hergestellten Pulverpolymeren zur Formulierung von Beschichtungen wurde die Nassabriebfestigkeit (WSR) durch die Wahl des VAE-Polymers mit unterschiedlichem Tg und Stabilisierungsmechanismus der Polymerdispersionen beeinflusst. Beschichtungen, die mit einem EP-VAE mit niedrigemg formuliert wurden, zeigten eine verbesserte Filmbildung, was zu einer höheren WSR führte, während ein EP-VAE mit hohemg zu einer niedrigeren WSR führte. Umgekehrt lieferten P-VAE-Pulver keine kohärenten Beschichtungsfilme und wurden
Quelle: Progress in Organic Coatings, Band 197, Dezember 2024, 108769