Studies of thickening methods in water based paints using rheometry

Abstract

The purpose of this work was to study the rheometrical thickening features of waterborne paints and to study the modification of these features by changing the binder and the organic thickener. Three rheometrical measurement tests were defined with which the thickening of the samples could be measured.

One of the most important definers of paints is the rheology of the paint. The rheological parameters direct the storability and application of paints. Rheology describes the flow and deformations of paint. The most important rheological parameters are viscosity, thixotropy, storage modulus and loss modulus. The rheology of paint is modified by the addition of thickeners.

The literature review of this thesis introduces the chemicals used in waterborne paints, the basics of rheology, the thickener methods of thickeners and a introduction to some common binders and thickeners.

The experimental part of this work concentrates on measuring samples made from five binders and eight thickeners.

Three rheometrical measurements were taken from all the samples. These measurements were: viscosity measurement, amplitude measurement and thixotropic behavior measurement. With these measurements it was possible to differentiate the thickeners and define the thickening method used by the thickeners. Using the defined measurement methods, it is easy to define and modify rheometrical parameters of paints.

Tämän työn tavoitteena oli tutkia vesiohenteisten maalien reometrisia paksunnusominaisuuksia ja niiden muuttumista sideainetta ja orgaanista paksuntajaa vaihtamalla. Tätä varten työssä määriteltiin kolme reologista mittaustapaa joiden avulla näytteiden paksunnusta voitiin mitata.

Yksi tärkeimmistä maaleja määrittelevistä ominaisuuksista on maalin reologia, jonka ohjaa maalin säilyvyyttä, levitystä sekä kuivumisjälkeä. Reologialla kuvataan maalin muodonmuutosta ja virtausta. Tärkeimmät reometriset ominaisuudet ovat viskositeetti, tiksotropia eli lepojähmeys, varastomoduuli sekä häviömoduuli. Reometrisiä ominaisuuksia muokataan paksuntajilla.

Tämän työn kirjallisuusosiossa käydään läpi vesiohenteisten maalien kemiaa, reologian perusteita, reometrian perusmittauksia, paksuntajien paksunnustapoja sekä yleisimpiä paksuntajia ja sideaineita.

Kokeellisessa osassa käydään läpi kahdeksan eri paksuntajaa ja niiden vaikutuksia viiteen eri sideaineeseen.

Kaikista valmistetuista näytteistä ajettiin kolme reometristä mittausta: viskositeetin mittaus, amplitudin mittaus sekä tiksotrooppinen mittaus. Näiden mittauksien avulla erilaiset paksuntajat sekä paksuntajien käyttämät paksunnusmenetelmät voitiin erotella ja määritellä toisistaan. Määritettyjä mittausmenetelmiä käyttämällä maalien reometrian määrittäminen ja muokkaaminen helpottuvat.