Úvod do dispergovatelnosti pigmentů
Pigmenty jsou nerozpustné částice, které jsou vyráběny a vytvářeny za účelem dodání barev materiálům. Také známá jako barviva se většinou dělí na dva typy – organické a anorganické.
Pigmenty musí být řádně navlhčeny, deaglomerovány nebo dispergovány, rovnoměrně distribuovány a stabilizovány, aby se dosáhlo správné intenzity barvy, krycí schopnosti a lesku. Stabilizace vyžaduje čas a energiipigmentová disperze.
Již rozptýlená barviva mají silnou potřebu vrátit se do svého původního aglomerovaného stavu. Tato silná potřeba způsobuje, že je důležité vybrat správné smáčedlo a dispergační činidlo, aby se získalo stabilní složení.
Smáčecí přísady nebo povrchově aktivní látky, běžně známé jako amfifilní chemie, mají nízkou molekulovou hmotnost, zatímco disperzní přísady nebo oligomery stabilizují barviva. Tato stabilizace zabraňuje opětovné aglomeraci.
Jak rozptýlit a stabilizovat pigmenty ve třech krocích
Smáčení
Aby pigment správně smáčel, musíte vyměnit rozhraní vzduch/pevná látka za tekuté/pevné. Smáčení bude účinnější, pokud bude v systému zachyceno méně vzduchu. Takže chápete, že je to všechno o povrchovém napětí. Povrchové napětí musí být nižší, aby kapalina smáčela pevnou látku.
Kapaliny s nižším povrchovým napětím jsou tedy účinnější při smáčení, a proto jsou smáčecí přísady pro formulátora tak životně důležité. Smáčecí přísady snižují povrchové napětí, čímž přilnou k povrchu a potahují pigment za vzniku kapalného rozhraní.
Systémy na bázi rozpouštědel obvykle smáčejí barvivo více díky jejich nižšímu povrchovému napětí rozpouštědel ve srovnání s vodou s vyšším povrchovým napětím. Dhanveen Pigments, jeden z největších výrobcůzelený pigment 7, poskytuje nejlepší disperzant.
Deaglomerace
V deaglomerační fázi disperzního procesu se pigmentové aglomeráty dělí na primární částice a menší agregáty. Čím menší je povrchové napětí vehikula, do kterého je barvivo integrováno, tím menší energie bude zapotřebí k rozptýlení pigmentu. Fáze deaglomerace se dosahuje použitím mechanické energie vyvinuté pomocí vysokorychlostních dispergátorů a dalších mlecích zařízení.
Hřídel vysokorychlostního mixéru s čepelí Cowles účinně rozptyluje barvivo. Čepele Cowles s čepelemi s vysokým střihem jsou vynikající pro disperzi pigmentů. Jiné varianty lopatek, jako je kombinovaná lopatka nebo lopatka s vysokou lopatkou, mohou být také použity v závislosti na viskozitě disperze. Také záleží na potřebě míchat nebo přesouvat suroviny během zpracování.
Pro dosažení dobrého laminárního proudění a zvýšení účinnosti disperze se doporučuje, aby průměr lopatky byl 1/3 průměru nádrže. Lopatka by také měla mít průměr 0,5 až 1.0 od dna nádrže. Obecně se doporučuje, že rychlost špičky pro systém mezi viskozitou 70-100 Krebsovy jednotky by měla být kolem 4000-6000 fpm. Pro určení rychlosti hrotu můžete použít rovnici – Otáčky hřídele x 0.262 x průměr čepele. Pigmenty s tvrdou texturou lze jemně dispergovat pomocí mediálního mlýnu. Vytváří podstatně větší smyk, jako jsou vertikální, horizontální a košové mlýny. Pokud chcete barvivo rozptýlit na nano úroveň, doporučujeme použít brusné médium 0.{11}}.5.
Stabilizace
Pigment, který je nyní deaglomerován, musí být stabilizován, aby se zabránilo jeho opětovné aglomeraci. V procesu stabilizace se přidávají disperzanty, které budou absorbovány částicemi pigmentu a udrží je oddělené. Většinou taktodisperze pigmentů v plastechkoná se.
Pigmenty v suspenzi lze stabilizovat buď elektrostaticky nebo stericky.
Elektrostatické dispergátory
Elektrostatické disperzanty mají v sobě iontový náboj. Interakce s povrchem barviva pomáhá vytvářet podobně nabité povrchy, typicky kationtové. Podobné náboje na povrchu částic se vzájemně odpuzují, čímž udržují pigment ve stabilní suspenzi. Přidání iontového materiálu a změny úrovně pH však mohou snížit stabilitu částic suspendovaných s elektrostatickými dispergačními činidly.
Sterické dispergátory
Jsou vyrobeny z molekul sestávajících z ukotvující hlavové skupiny přitahované k pigmentovým částicím a ocasů směrem ke kapalné fázi disperze. Stérická stabilizace je neuvěřitelně stabilní v širokém rozmezí pH a při vysokých koncentracích soli.
Pigmentová smáčedla a dispergátory: Proč jsou důležité?
Ve většině případů jsou nejdražší složkou barev, inkoustů nebo nátěrových hmot pigmenty. Optimalizace smáčení a disperze pigmentu ve složení je důležitá pro zajištění optimálního vzhledu a fyzikálních vlastností. Když zvolíte správné dispergační činidlo a smáčedlo pro složení, produkuje vysoce kvalitní inkousty, nátěry a barvy při minimálních výrobních nákladech.
Když jsou pigmenty suché, jsou ve formě velkých aglomerátů v široké škále velikostí. Jejich dispergováním v kapalném médiu se aglomerátům dodává energie ke zmenšení jejich velikosti na agregáty a zmenšení rozsahu velikostí agregátů. To pomáhá různými způsoby, např.
V homogenní suspenzi poskytuje disperze stabilitu částic.
Zabraňuje usazování částic v kapalném médiu.
Zvyšuje účinnost barev.
Pomáhá při vytváření reprodukovatelných a předvídatelných barev.
Pigmenty hrají hlavní roli při formulování a tónování plastů a nátěrů a hrají zásadní roli v jejich výkonnosti; proto je důležité znát způsob jejich rozptylování.