Verf speelt een cruciale rol in verschillende industrieën. De wereldwijde verf- en coatingsmarkt werd in 2023 gewaardeerd op $206,56 miljard en zal naar verwachting groeien met een CAGR van ongeveer 4,5% in de periode tussen 2021 en 2027. Deze groei geeft aan hoe belangrijk verf is voor sectoren als de bouw en transport. Bij de productie van verf zijn verschillende componenten betrokken, waaronder pigmenten die kleur en dekking geven; bindmiddelen die pigmentdeeltjes bij elkaar houden en aan oppervlakken hechten; vloeistoffen die pigmenten en bindmiddelen dragen; additieven die specifieke eigenschappen of kenmerken van verf verbeteren. Als je deze dingen weet, begrijp je waarom het maken van verf zo ingewikkeld en toch nauwkeurig is.
Grondstoffen en ingrediënten
Pigmenten
Soorten pigmenten
Pigmenten geven verf zijn kleur en dekkracht. Er zijn twee hoofdtypen pigmenten: organische pigmenten die zijn gemaakt van koolstofmoleculen (zoals felrood); anorganische pigmenten die zijn afgeleid van minerale verbindingen (zoals wit titaniumdioxide). Organische pigmenten bieden levendige tinten, terwijl hun tegenhangers een uitstekende dekkracht of duurzaamheid bieden, vooral wanneer ze na verloop van tijd aan licht worden blootgesteld.
Bronnen van pigmenten
Fabrikanten halen pigmenten uit vele bronnen, waaronder mineralen, planten enzovoort - zowel natuurlijk voorkomende stoffen als synthetisch geproduceerde chemicaliën via verschillende processen om bepaalde kleuren te verkrijgen die door eindgebruikers worden gewenst. Zo is titaniumdioxide, een veelgebruikt pigment, afkomstig van onder andere ilmeniet, een mineraal, terwijl zinkoxide, een ander veelgebruikt pigment, afkomstig is van ertsen die dit metaal bevatten, terwijl sommige organische pigmenten kunnen worden verkregen uit materialen op basis van aardolie.
Ordners
Soorten ordners
Bindmiddelen worden gebruikt om de pigmentdeeltjes bij elkaar te houden en te hechten aan het oppervlak waarop wordt geschilderd. Acryl biedt een goede hechtingsflexibiliteit; alkydverf biedt een duurzame glans; epoxy's bieden een sterke chemische hechting; polyurethanen bieden een uitstekende slijtvastheid enzovoort.
Functies van bindmiddelen
De functie van bindmiddelen in verfprestaties kan niet genoeg worden benadrukt. Ze zorgen ervoor dat het pigment hecht aan het geverfde oppervlak; ze beïnvloeden ook de hardheid van de verf die van invloed is op hoe lang de verf meegaat na het opdrogen en op andere factoren zoals waterbestendigheid enzovoort. Acrylverf is bijvoorbeeld flexibel als je verwacht dat het gaat barsten, terwijl alkydverf de glans en hardheid van de verflaag verbetert.
Oplosmiddelen
Soorten oplosmiddelen
Oplosmiddelen lossen bindmiddelen op en helpen bij het aanbrengen van verf. Er zijn twee hoofdtypen: oplosmiddelen op waterbasis (of watergedragen verven) die water als primair oplosmiddel gebruiken; oplosmiddelen op basis van oplosmiddelen (met organische verbindingen zoals minerale spiritus of terpentijn). Elk type heeft zijn eigen voordelen, afhankelijk van wat men wil bereiken met de coating.
Rol van oplosmiddelen in verfproductie
Het oplosmiddel regelt de viscositeit waardoor de verf gemakkelijker kan worden aangebracht; het verdampt ook na het aanbrengen waardoor de droogtijd wordt versneld. Verf op waterbasis heeft een laag VOS-gehalte en wordt daarom beschouwd als milieuvriendelijk, terwijl de verf goede vloei- en nivelleringseigenschappen heeft die nodig zijn voor coatings met hoge prestaties, in tegenstelling tot coatings op basis van oplosmiddelen.
Toevoegingen
Soorten additieven
- Verdikkingsmiddelen: Verdikken de consistentie van verf.
- Dispergeermiddelen: Helpen pigmenten gelijkmatig te verdelen.
- Ontschuimers: Verminderen schuim tijdens het mengen.
- Biociden: Voorkomen microbiële groei.
- UV-stabilisatoren: Beschermen tegen beschadiging door ultraviolet licht.
Doel van additieven
Verdikkingsmiddelen verbeteren de consistentie en zorgen zo voor een gladde applicatie; dispergeermiddelen voorkomen klonteren en zorgen voor een uniforme kleur; antischuimmiddelen verwijderen luchtbellen en zorgen voor een vlekkeloze afwerking; biociden verlengen de houdbaarheid door de groei van schimmels en bacteriën te remmen; UV-stabilisatoren verbeteren de duurzaamheid tegen schadelijke zonnestralen.
Additieven zijn nodig om goede verf te maken. Elk soort additief heeft betrekking op een ander aspect van de verfprestaties.
Productieproces van verf
Gebruikte voormengapparatuur
Bij het voormengen wordt verschillende apparatuur gebruikt. Hogesnelheidsdispergeerders mengen pigmenten met bindmiddelen en oplosmiddelen. Mixers zorgen voor een gelijkmatige verdeling van alle ingrediënten. Tanks slaan het voorgemengde materiaal op voordat het vermalen plaatsvindt. Pompen transporteren het mengsel tussen verschillende stadia.
Stappen voor het voormengen
Het voormengproces begint met het afmeten van grondstoffen. Pigmenten, bindmiddelen en oplosmiddelen worden door operators in de menger toegevoegd. De dispergeermachine met hoge snelheid mengt deze componenten samen tot ze homogeen worden. Na die stap wordt het voorgemengde materiaal naar opslagtanks verplaatst waar het enige tijd blijft voordat het indien nodig wordt vermalen om de kwaliteit niet te verliezen tijdens het transport of om een andere reden.
Slijpen
Doel van het slijpen
Vermalen gebeurt om de deeltjesgrootte van pigment te verkleinen, wat zorgt voor een betere kleurkracht en dekking en een gladder verfoppervlak. Goed slijpen zorgt voor een uniforme dispersie van pigmenten in een medium zoals emulsiebindmiddelsystemen op olie- of waterbasis die worden gebruikt voor de productie van verf.
Slijptechnieken
Kogelmolens maken gebruik van roterende cilinders gevuld met maalmedia (stalen kogels) die grote deeltjes verpletteren door de impactkrachten als gevolg van hun gewicht wanneer ze van bovenaf op kleinere deeltjes vallen die op de bodem in de trommel van de molen liggen.) Parelmolens maken gebruik van kleine korrels (media) gemaakt van glas of keramische materialen in plaats van stalen kogels omdat deze materialen een lagere dichtheid hebben dan metalen, waardoor minder energie nodig is tijdens het malen omdat lichtere deeltjes hoger worden opgetild boven zware deeltjes die onder zwaartekracht tegen elkaar worden geduwd, waardoor een snellere verkleining wordt bereikt, maar nog steeds een fijne deeltjesgrootteverdeling wordt verkregen die gelijk is aan de efficiëntie van het kogelmolenproces. Attritors maken gebruik van snelle roerbewegingen door verticale roerwerkarmen die horizontaal over het bovenste deel zijn aangebracht in een gesloten cilindrische kamer die bevochtigde vaste deeltjes bevat die zijn gemengd met een vloeibaar medium zoals water of een organisch oplosmiddel. Dit wordt bereikt door draaiende waaiers (schoepen) met een hoog toerental die een intensief turbulent stromingspatroon creëren in de buurt van het uiteinde waar de meeste maalactie plaatsvindt tussen de mediadeeltjes zelf en tegen de wanden van de container tijdens elke omwentelingscyclus.
Mengen
Mengen met hoge snelheid
De verf wordt verder gehomogeniseerd door middel van mengen met hoge snelheid. Dit zorgt ervoor dat elk bestanddeel gelijkmatig wordt verdeeld over het hele volume en over het hele oppervlak dat beschikbaar is voor contact met de lucht tijdens het droogproces. Hogesnelheidsmengers werken op hoge snelheden terwijl ze een uniform en stabiel mengsel creëren.
Dispergeermiddelen
Belang bij mengen
Dit zijn chemicaliën die worden gebruikt om te voorkomen dat pigmenten samenklonteren tijdens het mengen, zodat ze gelijkmatig door het bindmiddelsysteem kunnen worden gedispergeerd en zo een goede kleurontwikkeling en glans geven als er een droge film wordt gevormd na het aanbrengen op het substraatoppervlak. Ze helpen ook bij het verkrijgen van een gladde afwerking zonder zichtbare strepen of vlekken die achterblijven als gevolg van ongelijkmatige neerslag van vaste deeltjes in vloeibaar medium dat wordt gebruikt om verf te maken.
Uitdunnen en aanpassen
Viscositeitsregeling
Het is belangrijk om de viscositeit van verf te controleren zodat deze soepel kan vloeien tijdens het aanbrengen op verschillende oppervlakken. Fabrikanten voegen oplosmiddelen toe om deze parameter aan te passen aan de gewenste prestatiekenmerken van het eindproduct, zoals het gemak van borstelen, rollen, spuiten enzovoort. Verf met een hoge viscositeit kan bijvoorbeeld verdunningsmiddelen nodig hebben, terwijl verf met een lage viscositeit verdikkingsmiddelen nodig kan hebben, maar dit moet allemaal op de juiste manier worden gedaan, anders kunnen er slechte resultaten optreden, zoals kruipen, uitzakken, uitlopen, druppelen enzovoort, wat de algehele kwaliteit van gecoate voorwerpen beïnvloedt en daardoor ontevredenheid bij de klant veroorzaakt over het gekochte product of de door de leverancier geleverde dienst.
Consistentie tussen batches
Temperatuur regelen
Kwaliteitsverf blijft behouden door de temperatuur te regelen. Fabrikanten raden aan om verf te bewaren bij temperaturen tussen 50 en 80 graden Celsius. Te hoge of te lage temperaturen kunnen hun dikte en stabiliteit aantasten en ervoor zorgen dat de componenten uit elkaar vallen als het warm is, terwijl ze dikker kunnen worden bij koud weer, wat zou leiden tot een slechte levensduur bij opslag.
Houdbaarheidsoverwegingen
Er zijn verschillende factoren die bepalen hoe lang een product in de schappen ligt voordat het bederft, zoals de houdbaarheidsdatum die de producent zelf opgeeft of die wordt vermeld op etiketten die op de verpakking worden geplakt op het moment van aankoop. Als het product op de juiste manier wordt bewaard, is het maximaal vijf jaar houdbaar, maar als het wordt blootgesteld aan lucht en vocht, wordt deze periode aanzienlijk korter.
Milieu- en veiligheidsoverwegingen
Afvalbeheer
Verwijderen van gevaarlijke materialen
Bij de productie van verf ontstaat gevaarlijk afval. Dit maakt het noodzakelijk om de juiste verwijderingsmethoden in acht te nemen om het milieu om ons heen niet te beschadigen. Installaties moeten zich ervan bewust zijn dat er verschillende regels zijn voor de manier waarop ze zich moeten ontdoen van dergelijke stoffen, afhankelijk van het type waarmee ze te maken hebben; sommige bedrijven zijn gespecialiseerd in het inzamelen en verwerken van dit soort spul, terwijl andere ze verbranden met vuur of chemicaliën toepassen die de schadelijke effecten neutraliseren.
Recyclagepraktijken
Tegenwoordig proberen veel industrieën hun afvalproductie te verminderen en tegelijkertijd natuurlijke hulpbronnen te behouden door middel van recyclingprogramma's die worden voorgesteld door bedrijven die onder andere verf maken, zoals verpakkingsmaterialen, enz. Zelfs de ongebruikte delen kunnen nog steeds een ander doel dienen als ze opnieuw worden verwerkt tot nieuwe items. Ook oplosmiddelen samen met containers die tijdens productieprocessen worden gebruikt, kunnen bepaalde behandelingen ondergaan gevolgd door reinigingsprocedures voor scheiding binnen faciliteiten waar ze zijn gemaakt, wat leidt tot minder afval dat op stortplaatsen wordt gedumpt, naast het verlagen van de productiekosten en het bevorderen van duurzame ontwikkeling door efficiënte systemen voor het omzetten van afval in nuttige producten.
Veiligheidsmaatregelen
Persoonlijke beschermingsmiddelen (PPE)
Werknemers die betrokken zijn bij schilderwerk moeten voor hun eigen veiligheid de juiste persoonlijke beschermingsmiddelen (PPE) dragen. Dit omvat handschoenen, maskers en brillen die hen beschermen tegen chemicaliën en lichamelijk letsel dat kan optreden tijdens werkuren; sommige banen vereisen dat werknemers ademhalingsapparatuur dragen wanneer ze te maken hebben met vluchtige stoffen, terwijl andere vragen om het dragen van speciale kleding om niet in direct contact te komen met gevaarlijke materialen. Het is dus belangrijk om personeel voortdurend te trainen op deze zaken totdat ze routine worden en strikt worden gevolgd door alle betrokken partijen, anders kan het niet naleven van richtlijnen leiden tot ongelukken op de werkplek waardoor levens in gevaar komen of schade wordt veroorzaakt, zelfs nadat de uren voorbij zijn.
Veiligheidsprotocollen in productiefaciliteiten
Productiebedrijven zijn altijd zeer strikt geweest wat betreft het naleven van veiligheidsregels binnen hun gebouwen. Zo worden er bijvoorbeeld regelmatig controles uitgevoerd op potentiële gevaren, terwijl ventilatiesystemen helpen bij het onder controle houden van deeltjes in de lucht die gezondheidsproblemen kunnen veroorzaken bij werknemers die dergelijke verontreinigde lucht inademen; er moeten goede noodprocedures worden opgesteld voor het geval er ergens rond de fabrieksvloeren gemorst wordt, inclusief brand waarbij brandblussers plus alarmen strategisch geplaatst moeten worden op gemakkelijk toegankelijke punten in de gebouwen, naast het feit dat er standaard brandbestrijdingsapparatuur direct beschikbaar is, zoals brandweerwagens die snel kunnen reageren op oproepen vanuit verschillende delen van een organisatie; opnieuw naleving van de industriële normen samen met relevante wetten zorgt ervoor dat inrichtingen veilig blijven voor alle betrokkenen dus continu toezicht moet worden uitgevoerd voor het geval iemand vergeet het volgen van een of twee aspecten met betrekking do's of don'ts, omdat de uitvoering van al deze maatregelen beveiligt werknemers tegen letsel, terwijl ook de bescherming van het milieu om ons heen tegen vervuiling veroorzaakt door verf productieprocessen.
Het productieproces van verf omvat verschillende kritieke stappen, waaronder de selectie van grondstoffen, voormengen, malen, mengen, verdunnen en kwaliteitscontrole. Elke stap zorgt ervoor dat het eindproduct voldoet aan de industriële normen voor prestaties en veiligheid.
Kwaliteitsborging en veiligheidsmaatregelen zijn essentieel voor het behoud van verf van hoge kwaliteit. Deze maatregelen garanderen de duurzaamheid van verf door middel van strenge testprocedures die voldoen aan vastgestelde richtlijnen om de milieuvriendelijkheid en het vermogen om verschillende omstandigheden te weerstaan vast te stellen; ook het dragen van persoonlijke beschermingsmiddelen (PPE) en het volgen van veilige werkpraktijken beschermen werknemers tegen gevaren die gepaard gaan met het werken met verf.
Toekomstige trends in verfproductie zijn gericht op duurzaamheid en innovatie. Er worden milieuvriendelijke materialen en recyclingtechnieken ontwikkeld om de impact van deze activiteiten op onze omgeving te verminderen; verdere verbeteringen zijn doorgevoerd om de efficiëntie tijdens verschillende productiefasen te verbeteren, wat leidt tot een hogere productiviteit en superieure kwaliteitsnormen.