Гидрофобизаторы и очистители PROTECTGUARD FT

PROTECTGUARD FT®

Для защиты и предохранения строительных материалов от внешнего агрессивного воздействия (вода, пятна, загрязнения, граффити и т.д.) существуют особые средства обработки поверхности материалов. Одно из таких наиболее эффективных профилактических средств было разработано фирмой GUARD INDUSTRIE на основе фторсодержащих акриловых полимеров. Это средство называется PROTECTGUARD FT®.

Хорошо известная французская поговорка гласит: "Предупреждение лучше лечения". Именно в этих целях фирма GUARD INDUSTRIE разработала средство PROTECTGUARD FT ® специально для защиты зданий (исторические памятники, общественные здания, частные дома и т.д.).

В настоящей технической записке рассматриваются следующие вопросы:

1. Презентация PROTECTGUARD FT®
1. Физические и химические характеристики
2. Химическое строение
3. Зачем нужен фтор?
4. Стойкость к истиранию PROTECTGUARD FT®
5. Пароводопроницаемость защитного слоя на основе PROTECTGUARD FT®
6. Основные характеристики обработки с помощью PROTECTGUARD FT®
2. Руководство по нанесению PROTECTGUARD FT®
1. Рекомендации по нанесению
2. Гидро- и олеофобные характеристики
3. Воздействие обработки с помощью PROTECTGUARD FT® на внешний вид материала
4. Предварительная обработка поверхности с помощью акриловой грунтовки

• Методика использованных испытаний
• Заключение

1. Презентация PROTECTGUARD FT®

Средство PROTECTGUARD FT® является плодом многлетних научно-исследовательских разработок фирмы GUARD INDUSTRIE. Это новое поколение фторсодержащих акриловых сополимеров находится в растворенном состоянии в чисто водной среде, что позволяет существенно уменьшить выделение летучих органических соединений.

PROTECTGUARD FT® является гидро- и олеофобным средством, которое может быть легко нанесено на множество основ. Оно сообщает материалам, на которые оно наносится, таким как природный камень, бетон, черепица, плитка, следующие свойства:

• отличная водостойкость,
• отличная стойкость к маслу,
• отличная стойкость к граффити,
• отличная стойкость к истиранию.

1.1. Физические и химические характеристики

• Внешний вид: Желтовато-молочная жидкость
• Ионный характер: катионный
• Состав:
  Активные вещества: 12%
  Вода: 88%
• Плотность при 20⁰C: 1.04
• Температура воспламенения (в закрытом тигле): Отсутствует

1.2. Химическое строение

Особенность PROTECTGUARD FT ® заключается в его оригинальном химическом строении, которое сообщает ему свойства гидро- и олеофобного барьера, а также отличную стойкость к истиранию.

Рисунок 1: Химическое строение PROTECTGUARD FT

Средство PROTECTGUARD FT® является фторсодержащим акриловым сополимером, акриловый каркас которого содержит различные боковые группы, каждая из которых придает средству определенную функцию:

1.3. Зачем нужен фтор?

Наличие фтора в полимере существенно важно для создания эффективного барьера против воды, жирных веществ или граффити. Гидро- и олеофобное действие фторсодержащих смол основано на уменьшении энергии поверхности обрабатываемого материала. Это свойство обеспечивается атомами фтора, который сообщает основе очень низкое поверхностное натяжение.

Благодаря замечательным структурным свойствам связей углерод - фтор, PROTECTGUARD FT имеет следующие характеристики:

• значительная энергия связи
• высокая термическая и химическая стойкость
• хорошая стойкость к старению, к ультрафиолетовому излучению, к температурному воздействию
• слабые межмолекулярные связи
• отталкивающая способность перфторосодержащих звеньев
• небольшая энергия поверхности: гидро- и олеофобные связи

Путем пересаживания перфторсодержащих звеньев на акриловый каркас фирма GUARD INDUSTRIE смогла создать фторсодержащие смолы, химическое строение которых позволяет построить фторсодержащий барьер, очень хорошо организованный по отношению к контакту основа - воздух, с энергией поверхности, близкой к минимальной (см. таблицу 1).

Обозначив поверхностное натяжение жидкости L и энергию поверхности материала C, можно показать, что полное смачивание жидкостью твердого тела возможно лишь при L < C.

Сильно уменьшая поверхностное натяжение основы, мы значительно ограничиваем число жидкостей, которые могут ее смачивать. Таким образом, обработанная с помощью PROTECTGUARD FT ® основа оказывается малосмачиваемой большинством водных или органических жидкостей воды = 72 мН/м, оливк.масла = 32 мН/м, бензина = 24 мН/м). Следовательно, этот тип обработки является наиболее эффективной возможной защитой от воды и жирных загрязнений (рисунок 2).

Рисунок 2: Стойкость к оливковому маслу материала до и после обработки с помощью PROTECTGUARD FT

1.4. Стойкость к истиранию PROTECTGUARD FT®

Добавление силановых групп на полимер позволяет усилить сцепление полимера с поверхностью материала и, таким образом, увеличить стойкость к истиранию и долговечность обработки с помощью PROTECTGUARD FT ®. Создаются химические связи между полимером и материалом посредством силановых функций. Затем перфторсодержащие звенья организуются на границе контакта материал / воздух таким образом, что создают барьер против пятен.

Рисунок 3: Организация PROTECTGUARD FT на поверхности материала

Чтобы продемонстрировать это, мы наносили до достижения насыщения PROTECTGUARD FT ® и фторсодержащее средство под названием Х, предназначенное для этой же цели, химическое строение которого не обеспечивает сцепление с основой. Оба средства разбавлялись в одинаковой пропорции и наносились на керамику при помощи кисти. Обработанная основа подвергалась также испытанию на истирание путем последовательной обработки нейлоновой щеткой, пропитанной моющим раствором (25 циклов истирания).

Гидро- и олеофобные характеристики оценивались путем нанесения капель на поверхность (смесь масел: испытание AATCC 118, и смесь воды с изопропиловым спиртом).

Стойкость к абсорбции воды оценивалась на керамике с помощью трубки Карстена (эффективность 100% означает, что основа не абсорбирует воду):

Эти результаты иллюстрируют превосходство PROTECTGUARD FT®, гидро- и олеофобные характеристики которого остаются отличными и после истирания.

1.5. Пароводопроницаемость защитного слоя на основе PROTECTGUARD FT ®

PROTECTGUARD FT ® не изменяет ни состояния поверхности, ни пароводопроницаемости материала, поскольку потери проницаемости < 10% при измерении согласно стандарту DIN 52615.

Действительно, фторсодержащая смола покрывает исключительно тонким слоем стенки пор материала. Таким образом создаются "отрицательные" капиллярные силы, препятствующие проникновению воды в материал. Поскольку поры не забиваются, основа практически полностью сохраняет свою пористость. Пароводоприоницаемость и, следовательно, поведение строительного материала при высыхании практически не изменяются. Такая система защиты соблюдает одно из основных правил защиты жилых помещений, указывающее, что водяные пары, возникающие внутри помещения, должны иметь возможность свободного выделения.

На нижеследующей схеме вкратце приведены различия между PROTECTGUARD FT® и водонепроницаемым покрытием:

Рисунок 4: Схема гидробаланса стены в зависмости от применяемого защитного покрытия

1.6. Основные характеристики обработки с помощью PROTECTGUARD FT®

Нанесение PROTECTGUARD FT ® сообщает материалам ряд свойств:

• водостойкость
• стойкость к маслам, жирам, загрязнениям
• более простое удаление граффити
• эффект, препятствующий прилипанию
• стойкость к химическим воздействиям
• стойкость к ультрафиолетовому излучению.

Кроме того, обработка этого типа

• не токсична
• не оставляет пятен
• проста в использовании
• обеспечивает стойкость к истиранию
• обеспечивает стойкость к щелочам
• не образует пленки
• обеспечивает проницаемость к водяным парам и газам
• невидима: отрицательное оптическое воздействие отсутствует.

2. Руководство по нанесению PROTECTGUARD FT®

Настоящее руководство по нанесению содержит указания относительно характеристик, сообщаемых средством PROTECTGUARD FT ®, a также примеры составов с другими добавками для усиления или развития определенных свойств.

2.1. Советы по нанесению

Нанесение PROTECTGUARD FT ® осуществляется с помощью щетки, валика или пульверизатора на чистой и сухой основе. Как правило, средство наносится в один или два слоя из расчета 100 - 200 г/м2 и более, в зависимости от пористости основы. Для достижения максимального эффекта рекомендуется наносить до насыщения материала.

2.2. Гидро- и олеофобные характеристики

Гидро- и олеофобные характеристики PROTECTGUARD FT ® сравнивались с характеристиками коммерческой силиконового полимера и конкурентного фторсодержащего средства, найденного на рынке, которое мы назовем средством Х (см. следующую страницу).

Три средства были разбавлены водой до получения одинаковых концентраций активных веществ для фторсодержащих смол и 8% активных веществ для силиконового полимера, затем их наносили на основу кистью в пропорции от 100 до 2000 г/м2 в зависимости от пористости материала. Следует отметить, что силиконовый полимер, имеющий форму водной эмульсии, с трудом проникает в некоторые материалы с незначительной пористостью и оставляет пятна на поверхности.

Результаты, полученные в результате испытаний на гидро- и олеофобность, демонстрируют превосходство PROTECTGUARD FT ® по сравнению с конкурентным средством Х, теряющим свои первоначальные характеристики после истирания, а также с силиконовым полимером, который обеспечивает лишь слабую гидрофобность для различных обработанных основ и оказывается неэффективным для известняка.

В лучшем случае гидро- и олеофобная защита является оптимальной, когда оценки, полученные в ходе испытаний AATCC 118 и вода/IPA, описанных в конце настоящей записки, составляют соответственно 8 и 10. Для некоторых основ такой уровень защиты достигнуть непросто, поскольку материал не обрабатывается до насыщения (случай самоблокирующихся плит).

2.4. Воздействие обработки с помощью PROTECTGUARD FT® на внешний вид материала

Мы выполнили колометрические измерения с помощью спектрофотометра на обрабатываемых материалах. Таким образом мы измерили искажение цветового оттенка, вызываемое обработкой классическим гидрофобным средством (силикон) и обработкой с помощью PROTECTGUARD FT®. Чем больше , тем сильнее изменяется цвет материала в результате обработки.

Такое измерение подтверждает, что обработка остается невидимой невооруженным глазом: обработка с помощью PROTECTGUARD FT® не изменяет внешний вид материала.

2.5. Предварительная обработка поверхности с помощью акриловой грунтовки

Для предотвращения слишком большого расхода PROTECTGUARD FT®, а также для усиления воздействия фторсодержащего полимера, но с приданием при этом основе сатинированного внешнего вида, можно выполнить предварительную обработку поверхности с помощью грунтовки, широко используемой для повышения сцепления поверхности перед ее окраской. Такой сатинированный внешний вид называется также влажным внешним видом (wet look) и выглядит чрезвычайно привлекательно на некоторых основах, таких как некоторые виды необработанного мрамора.

Таким образом, была разработана грунтовка PRIMAIRE GUARD.

2.6. Обработка дерева

С помощью PROTECTGUARD FT ® можно также обеспечить защиту дерева от пятен и его гидроизоляцию. Испытания, проведенные в лаборатории, продемонстрировали положительное воздействие PROTECTGUARD FT ® на дерево, поскольку время проникновения капли воды и масла возрастает с 1 часа до свыше 24 или 48 часов, благодаря фторсодержащему барьеру.

Методика используемых испытаний:

Испытание на стойкость к полярным растворителям:

Стойкость к полярным растворителям измеряется с помощью испытательных растворов, пронумерованных от 1 до 10 и состоящих из смеси вода / изопропанол в переменных пропорциях. Таким образом изменяют поверхностное натяжение жидкостей.

Испытание состоит в том, что смесь каплями наносится на обработанные основы, а затем наблюдается полученный результат. Производится оценка с помощью номера, соответствующего раствору с самой высокой концентрацией изопропанола (т.е. с самым низким поверзностным натяжением), который не увлажнил основу после 30-секундного контакта. Чем больше этот номер, тем значительнее гидрофобный эффект обработки.

Испытание на стойкость к маслам:

Олеофобные характеристики измеряются с помощью метода, описанного в "Техническом руководстве Американской ассоциации предприятий химической технологии и производства красок для текстильной промышленности" под названием AATCC 118. Оценивается несмачиваемость основы при использовании 8 немаслянистых жидкостей, поверхностное натяжение которых постепенно убывает.

Испытание осуществляется таким же образом, что и испытание на стойкость к полярным растворителям. Присваиваемая оценка соответствует номеру масла с самым низким поверхностным натяжением, которое не увлажнило основу после 30-секундного контакта. Чем больше этот номер, тем значительнее олеофобный эффект обработки.

Испытание на абсорбцию воды под низким давлением (или испытание с трубкой Карстена)

Это испытание позволяет оценить стойкость обрабатываемого материала к абсорбции воды под низким давлением. Оно состоит в приложении водяного столба (градуированная трубка) к основе и измерении количества воды, проникающей в материал, в зависимости от времени.

Такая технология позволяет моделировать гидростатическое давление ветра со скоростью 140 км/ч на пленку воды (при условии использования столба воды высотой 95 мм).

Испытание на абсорбцию воды капиллярами

Цель испытания состоит в измерении коэффициента абсорбции воды капиллярами обрабатываемых материалов. Для этого обработанную поверхность основы погружают в 3 миллиметра воды, и измеряют увеличение массы с течением времени.

Кривая, отображающая массу воды, абсорбированной единицей поверхности в зависмости от квадратного корня времени, типична для каждого материала. И, на ее основе, можно вывести его коэффициент капиллярности.

Стойкость к истиранию

Средство обработки должно быть стойким к естественному истиранию, связанному с плохими погодными условиями, повторной очисткой, и механическому износу (в случае покрытия полов). Для оценки такой стойкости основы подвергаются механической очистке щеткой. До и после очистки щеткой на основах выполняются испытания на абсорбцию воды капиллярами и на стойкость к полярным растворителям, в целях измерения уменьшения характеристик в результате истирания.

3. Заключение

Средство PROTECTGUARD FT®, разработанное фирмой GUARD INDUSTRIE для гидро- и олеофобной защиты строительных материалов , является одним из наиболее эффективных средств борьбы с повреждениями зданий, вызванными водой, жирными загрязнениями или граффити.

Следует отметить. что PROTECTGUARD FT®: