2010 - PITTURE E VERNICI

Polimer A
fase dominante
Dominant Phase
polymer A
Polimero
DD a sviluppo
diffusivo
Designed
Diffusion
Polymer DD
Molecola
coalescente
Coalescent
Molecule
Il coalescente in questo caso si orienta
verso il Polimero DD di diffusione e
migra dal Polimero A di fase prevalente
nell’area del Polimero DD. Quest’ultimo
rilascia il coalescente ad una
velocità superiore del Polimero A di fase
dominante e, con ciò si accelera lo
sviluppo di proprietà quali la durezza,
la resistenza al blocking, alle macchie,
alla presa di sporco e la precoce resistenza
all’acqua.
La caratteristica tipica della tecnologia
a sviluppo diffusivo è la capacità di ridurre
i VOC, di garantire la formazione
del film e di accelerare simultaneamente
lo sviluppo delle proprietà relative
alla durezza.
The dominant phase (65 to 85%) polymer A
is a high Tg latex polymer, typically greater
than 20 o
C, which ultimately controls the film
hardness and hardness related properties
when the coalescent is removed. The film
formation of this high Tg polymer is facilitated
by addition of a small amount (15 to
35%) specially designed diffusion polymer
DD and properly selected coalescent.
Up to 30% or more VOC may be reduced
with this approach relative to the 100% latex
polymer A formulations without compromising
film formation. This is driven by
the design of polymer DD, a good film former
and more hydrophilic in the wet state
so that the coalescent preferably partitions
into the hard dominant phase; where it is
need for plasticization of the hard phase. As
film formation continues, the bulk of the water
is lost. This triggers a change in the solubility
of the coalescent in the two polymers.
The coalescent now prefers the designed
diffusion polymer DD and migrates out of
Durezza e resistenza precoce alle macchie,
al blocking, DPUR
Delivery hardness, print, block, DPUR and
early water resistance
Evaporazione accelerata
Accelerated Evaporation
Trasporto del coalescente nella fase
di diffusione
Coaelescent Transfer to Designed
Diffusion Phase
Fig 1 Modello e meccanismi della tecnologia della diffusione
Designed diffusion model and mechanism
Qui di seguito ci si sofferma sullo sviluppo
e sulla sintesi dei polimeri a diffusione,
messi a punto.
Sviluppo e sintesi
dei suddetti polimeri
a sviluppo diffusivo
Il Polimero A di lattice dominante, nella
tecnica dello sviluppo diffusivo, può
avere alta Tg (> 20°C) e polimeri di lattice
relativamente idrofobi, utilizzati
nelle formulazioni dei p.v. d’uso industriale.
I requisiti della progettazione
del polimero di diffusione DD sono unici,
qui di seguito elencati:
the dominant phase polymer A into the polymer
DD domains. The polymer DD releases
coalescent at a much faster rate than the dominant
phase polymer A does. This significantly
accelerates the developments in properties
such as hardness, block, print, dirt pickup resistance
and early water resistance.
The unique feature of the designed diffusion
technology is its ability to reduce VOC, to ensure
film formation and to accelerate hardness
related property development simultaneously.
In the next section, we will focus on the design
and synthesis of the designed diffusion
polymers.
Design and Synthesis of the
Designed Diffusion Polymers
The dominant latex polymer A in designed
diffusion approach can be any high Tg
(>20 o
C) and relatively hydrophobic latex
polymers used in industrial coating formu-
RESINE
RESINS
1. La Tg del Polimero DD di diffusione
deve essere molto più bassa della Tg
del Polimero A di fase dominante e della
temperatura di essiccazione. Per le
condizioni applicative a temperatura
ambiente, la Tg del Polimero DD deve
essere inferiore a - 5°C. La bassa Tg è
essenziale ai fini delle buone proprietà
filmogene a emissioni VOC ridotte
per aprire una via di fuga veloce e facile
al coalescente dalla fase del Polimero
A prevalente, una volta che il film
si è formato e per accelerare di conseguenza
lo sviluppo delle proprietà.
Questo processo si basa sul fenomeno
noto secondo cui i coalescenti/solventi
possono diffondersi o permeare i polimeri
con ordini di grandezza di volume
libero superiori rispetto al caso di polimeri
con basso volume libero [1].
Il volume libero del Polimero A aumenta
in modo significativo parallelamente
allo sviluppo della temperatura di transizione
vetrosa [2].
2. Il Polimero DD a sviluppo diffusivo è
stato messo a punto in modo tale da
formare un reticolo di percolazione nella
fase dominante del Polimero A a basse
percentuali (< 35%). La formazione
del reticolo di percolazione è molto importante
per seguire un percorso continuo
attraverso il film e facilitare
l’evaporazione veloce del coalescente.
La bassa quantità percentuale deve ridurre
al minimo gli effetti negativi che
potrebbero essere causati dal Polimero
DD di diffusione a bassa Tg. La soglia
di percolazione dipende in grande
misura dal lattice della composizione,
dalla distribuzione e dalla granulometria
relativa del Polimero A e del Poli-
lations. The requirements for the design of
the designed diffusion polymer DD is
unique: 1. The Tg of the designed diffusion
polymer DD needs to be significantly lower
than the Tg of the dominant phase polymer
A and the drying temperature. For the
ambient application conditions, the Tg of
the polymer DD needs to be less than -5 o
C.
The low Tg is critical for ensuring good film
formation at reduced VOC and for providing
an easier and faster pathway for the
coalescent to escape from the dominant
polymer A phase once film is formed to accelerate
property development. This is
based on an established knowledge that
coalescent/solvents can diffuse or permit
through polymers with high free volume orders
of magnitude faster than through polymers
with low free volume [1]. The polymer
free volume increases significantly as the
temperature goes through glass transition
temperatures [2]. 2. The designed diffusion
polymer DD is such designed that it forms
mero DD a sviluppo diffusivo. Per una
granulometria uguale e distribuzione
casuale, la soglia di percolazione è pari
al 19,8% per composizioni con faccia
interna cubica (FCC) ed esagonale
(HCP), al 24,6% con volume cubico
(BCC) e a 31,2% per strutture cubiche
semplici (3). Con composizioni identiche,
il componente a particella di dimensioni
inferiori potrebbe raggiungere
la soglia di percolazione più velocemente.
La struttura e la distribuzione
dipendono largamente dalla proprietà
colloidale delle particelle, dalla proprietà
della fase continua o siero, dalle
condizioni di essiccazione e potrebbero
non dipendere dalla composizione
polimerica indirettamente.
3. È preferibile che il Polimero DD a sviluppo
diffusivo sia più idrofilo del Polimero
A quando viene idroplastificato
allo stato bagnato. Ciò favorisce la distribuzione
del coalescente nel Polimero
A allo stato bagnato laddove
fosse indispensabile per agevolare la
formazione del film.
Con il progredire della formazione del
film, il volume dell’acqua va perduto,
da cui deriva la trasformazione della
solubilità del coalescente nei due polimeri.
Il coalescente ora si orienta verso il Polimero
DD e migra fuori dal polimero
del lattice dominante A nell’area del
Polimero DD. Quest’ultimo rilascia il
coalescente ad una velocità superiore
del polimero di fase prevalente A.
Questo processo accelera lo sviluppo
delle proprietà e la formazione del film
e l’evaporazione dell’acqua rendono
possibile la stabilità del coalescente
a percolation network within the polymer
A dominant phase at low percentage
(