Influence of fillers dense packing to the performance properties of water-dispersion coatings

Authors

  • Тарас Анатолійович Караваєв Commodity Science and Nonfoods Examination Department Kyiv National University of Trade and Economics, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.24627

Keywords:

water-dispersion paints, coatings, fillers, carbonates, particles dense packing, mathematical model

Abstract

The considerable attention of scientists and practitioners is devoted to improving of coatings performance properties. Providing the most fillers dense packing in the polymer matrix of paint coating is one way of development in this area. Purpose of the article is creating a fillers dense packing of performance properties of water-dispersion coatings.

Object of study – the water-dispersion styrene-acrylic coatings filled by Ukrainian carbonates. Research of film tensile strength was carried out according to GOST 18299, resistance of coating to wet abrasion – according to ISO 11998.

The mathematical model let to determine that the maximum packing of particles in the coating will be achieved when the ra­tio of carbonate filler for plastics (CFP, the average particle size 1.8 microns) to chalk grade MMC-1 (1.0 microns) as 85.4 wt.% to 14.6 wt. % respectively. The maximum films tensile strength (5.52 MPa) and coatings resistance to wet abrasion (4.8 micron thickness loss) got from water-dispersion paints achieved when filled by carbonates CFP and MMC-1 at ratio 85.0 wt.% and 15,0 wt.% respectively. This is higher than the corresponding values in the case of each of the fillers alone and at other ratios that confirmed of getting the most dense packing of the particles in the coating.

The influence of fillers packing density to coating performance properties from the water-dispersion paints has been determined. Getting the most dense packing of particles at specified ratio of carbonate filler allows to improve the performance properties of water-dispersion coating through a uniform wetting of the filler particles by polymer, strengthening the adhesive bond between binder and filler. This is to promote the continuous phase, resistance to cracking and destruction of coatings. 

Author Biography

Тарас Анатолійович Караваєв, Commodity Science and Nonfoods Examination Department Kyiv National University of Trade and Economics

Associate Professor

References

  1. Сапронов, О. О. Вплив вмісту і природи дрібнодисперсного наповнювача на механічні властивості і структуру полімерних захисних покриттів [Текст] / О. О. Сапронов, В. Д. Нігалатій, К. М. Клевцов, І. В. Смирнов, М. А. Долгов // Науковий вісник Херсонської державної морської академії . – 2013. – № 2. – С. 228–237.
  2. Свідерський, В. А. Дослідження впливу щільності упаковки наповнювачів на сорбційні характеристики та проникність полімерного композиційного покриття [Текст] / В. А. Свідерський, О. В. Миронюк // Східно-Європейський журнал передових технологій. – 2009. – № 1/4. – С. 7–10.
  3. Свидерский, В. А. Оптимизация структуры композиционного материала за счёт удельного содержания наполнителя и его пространственной конфигурации в матрице [Текст] : матер. V міжн. наук.-тех. конф. / В. А. Свидерский, А. В. Миронюк // Стройхимия-2008 (Київ, 16-18 квітня 2008 р.). – МВЦ. – К. : МВЦ, 2008. – С. 109–121.
  4. Караваєв, Т. Естетичні властивості покриттів з водно-дисперсійних фарб [Текст] / Т. Караваєв, В. Свідерський // Міжнар. наук.-практ. журн. «Товари і ринки». – 2012. – № 2. – С. 180–190.
  5. Караваєв, Т. Міцність плівок з водно-дисперсійних фарб, наповнених карбонатами і каолінами [Текст] / Т. Караваєв, В. Сві¬дерський // Міжнар. наук.-практ. журн. «Товари і ринки». – 2013. – № 2. – С. 139–148.
  6. Караваєв, Т. А. Визначення критичної об’ємної концентрації наповнювача у водно-дисперсійних фарбах [Текст] / Т. А. Караваєв, В. А. Свідерський // Вісник Черкаського державного технологічного університету. Серія: технічні науки. – 2013. – № 4. – С. 141–149.
  7. Свідерський, В. А. Дисперсність та структура карбонатних наповнювачів для водно-дисперсійних фарб [Текст] / В. А. Свідерський. Т. А. Караваєв // Вісн. Черкаського держ. технол. ун-ту. – 2012. – № 2. – С. 102–108.
  8. Караваєв, Т. А. Особливості хімічного складу та структури вітчизняних і закордонних карбонатних наповнювачів [Текст] / Т. А. Караваєв, В. А. Свідерський // Вісн. нац. техн. ун-ту «ХПІ» : зб. наук. пр. Серія: «Хімія. Хімічні технології та екологія» – 2012. – № 32. – С. 116–124.
  9. Караваєв, Т. А. Властивості поверхні карбонатних наповнювачів [Текст] / Т. А. Караваєв, В. А. Свідерській, І. В. Земляной // Вісн. Черкаського держ. технол. ун-ту. Серія: Технічні науки. – 2012. – № 4. – С. 95–100.
  10. Караваєв, Т. A. Математичні моделі для розрахунку щільності упаковки наповнювачів у лакофарбовому покритті [Текст] : матер. І Міжнар. наук.–практ. Iнтернет-конф. / Т. A. Караваєв, В. І. Денисенко // Актуальні проблеми теорії і практики експертизи товарів. – Полтава : ПУЕТ, 2014.
  11. Sapronov, O. O., Nihalatiy, V. D., Klevtsov, K. M., Smirnov, I. V., Dolgov, M. A. (2013). Influence of content and nature of fine filler on mechanical properties and structure of polymer protective coatings. Scientific Bulletin of Kherson state Maritime Academy, 2, 228–237.
  12. Sviderskyi, V. A., Myronyuk, A. V. (2009). Research of the influence of the packing density fillers on sorption and permeability characteristics of polymer composite coating. Eastern-European Journal of Enterprise Technology, 1/4, 7–10.
  13. Sviderskyi, V. A., Myronyuk, A. V. (2008). Optimization of the structure of the composite material by the specific content of the filler and its spatial configuration in the matrix. Proceedings of the V International Scientific and Technical Conference “Stroyhymyya 2008”, 109–121.
  14. Кaravayev, T., Sviderskyi, V. (2012). Aesthetical properties of coatings from water-dispersion paints. International scientific-practical journal “Commodities and Markets”, 2, 180–190.
  15. Кaravayev, T., Sviderskyi, V. (2013). Strength of films from water-dispersion paints filled by carbonates and kaolins. International scientific-practical journal “Commodities and Markets”, 2, 139–148.
  16. Karavayev, T. A., Sviderskyi, V. A. (2013). Determination of critical filler volume concentration in water-dispersion paints. Journal of Cherkasy State Technological University. Series: Technical Sciences, 4, 141–149.
  17. Sviderskyi, V. A., Karavayev, T. A. (2012). Dispersion and structure of the carbonate fillers for water-dispersion paints. Journal of Cherkasy State Technological University. Series: Technical Sciences, 2, 102–108.
  18. Karavayev, T. A., Sviderskyi, V. A. (2012). Features of the chemical composition and structure of domestic and foreign carbonate fillers. Proceedings of the National Technical University “Kharkiv Polytechnical Institute”. Collected papers. Series: “Chemistry, Chemical Technology and Environment”, 32, 116–124.
  19. Karavayev, T. A., Sviderskyi, V. A., Zemlianoj, I. V. (2012). The surface properties of the carbonate fillers. Journal of Cherkasy State Technological University. Series: Technical Sciences, 4, 95–100.
  20. Karavayev, T. A., Denysenko, V. I. (2014). Mathematical models for calculating of fillers packing density in paint coating. Proceedings of 1st Internetional Scientific-Practical Internet conference “Actual Problems of Commodities Examination Theory and Practice”.

Downloads

Published

2014-06-19

How to Cite

Караваєв, Т. А. (2014). Influence of fillers dense packing to the performance properties of water-dispersion coatings. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(6(69), 47–50. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.24627

Issue

Vol. 3 No. 6(69) (2014): Technology organic and inorganic substances

Section

Technology organic and inorganic substances

License

Copyright (c) 2014 Тарас Анатолійович Караваєв

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

The consolidation and conditions for the transfer of copyright (identification of authorship) is carried out in the License Agreement. In particular, the authors reserve the right to the authorship of their manuscript and transfer the first publication of this work to the journal under the terms of the Creative Commons CC BY license. At the same time, they have the right to conclude on their own additional agreements concerning the non-exclusive distribution of the work in the form in which it was published by this journal, but provided that the link to the first publication of the article in this journal is preserved.

A license agreement is a document in which the author warrants that he/she owns all copyright for the work (manuscript, article, etc.).
The authors, signing the License Agreement with TECHNOLOGY CENTER PC, have all rights to the further use of their work, provided that they link to our edition in which the work was published.
According to the terms of the License Agreement, the Publisher TECHNOLOGY CENTER PC does not take away your copyrights and receives permission from the authors to use and dissemination of the publication through the world's scientific resources (own electronic resources, scientometric databases, repositories, libraries, etc.).
In the absence of a signed License Agreement or in the absence of this agreement of identifiers allowing to identify the identity of the author, the editors have no right to work with the manuscript.
It is important to remember that there is another type of agreement between authors and publishers – when copyright is transferred from the authors to the publisher. In this case, the authors lose ownership of their work and may not use it in any way.