Inleiding tot de dispergeerbaarheid van pigmenten
Pigmenten zijn onoplosbare deeltjes die worden geproduceerd en gecreëerd om kleuren aan materialen te geven. Ook wel bekend als kleurstoffen, ze worden meestal onderverdeeld in twee typen: organisch en anorganisch.
Pigmenten moeten goed worden bevochtigd, gedeagglomereerd of gedispergeerd, gelijkmatig worden verdeeld en gestabiliseerd om de juiste kleurintensiteit, dekkingskracht en glans te verkrijgen. Het kost tijd en energie om te stabiliserenpigmentdispersie.
Kleurstoffen die al gedispergeerd zijn, hebben een sterke behoefte om terug te keren naar hun oorspronkelijke geagglomereerde staat. Deze sterke behoefte maakt het belangrijk om een goed bevochtigings- en dispergeermiddel te selecteren om een stabiele formule te verkrijgen.
Bevochtigende additieven of oppervlakteactieve stoffen, normaal gesproken bekend als amfifiele chemie, hebben een laag moleculair gewicht, terwijl dispergerende additieven of oligomeren de kleurstoffen stabiliseren. Deze stabilisatie voorkomt reagglomeratie.
Hoe pigmenten in drie stappen te dispergeren en stabiliseren
Bevochtigen
Om een pigment goed te laten bevochtigen, moet u de lucht/vaste interface vervangen door een vloeistof/vaste. De bevochtiging zal effectiever zijn als er minder lucht in het systeem zit. U begrijpt dus dat het allemaal om oppervlaktespanning draait. De oppervlaktespanning moet lager zijn om een vloeistof een vaste stof te laten bevochtigen.
Vloeistoffen met een lagere oppervlaktespanning zijn dus effectiever in bevochtiging, wat de reden is dat bevochtigingsadditieven zo essentieel zijn voor de samensteller. Bevochtigingsadditieven verlagen de oppervlaktespanning, waardoor ze aan het oppervlak hechten en het pigment coaten om een vloeistofinterface te produceren.
Over het algemeen bevochtigen oplosmiddelgebaseerde systemen een kleurstof meer vanwege hun lagere oppervlaktespanning van oplosmiddelen in vergelijking met water met een hogere oppervlaktespanning. Dhanveen Pigments, een van de grootste fabrikanten vanpigmentgroen 7, geeft het beste dispergeermiddel.
Deagglomeratie
In de deagglomeratiefase van het dispersieproces worden de pigmentagglomeraten verdeeld in primaire deeltjes en kleinere aggregaten. Hoe lager de oppervlaktespanning van het vehikel waarin de kleurstof wordt geïntegreerd, hoe minder energie nodig is om het pigment te dispergeren. De deagglomeratiefase wordt bereikt door gebruik te maken van mechanische energie die wordt ontwikkeld door hogesnelheidsdispergeerders en andere maalapparatuur.
De as van een hogesnelheidsmenger die is uitgerust met een Cowles-blad, verspreidt effectief een kleurstof. Cowles-bladen met hoge schuifbladen zijn uitstekend voor het verspreiden van pigmenten. Andere soorten bladen, zoals een combinatieblad of een blad met hoge schoepen, kunnen ook worden gebruikt, afhankelijk van de viscositeit van de dispersie. Het hangt ook af van de noodzaak om de grondstoffen te mengen of te verplaatsen tijdens de verwerking.
Om een goede laminaire stroming te bereiken en de efficiëntie van de dispersie te verbeteren, wordt voorgesteld dat de diameter van het blad 1/3 van de tankdiameter is. Ook moet het blad 0.5 tot 1.0 diameters van de bodem van de tank zijn. Over het algemeen wordt voorgesteld dat de tipsnelheid voor een systeem tussen de viscositeit van 70-100 Krebs-eenheid ongeveer 4000-6000 fpm moet zijn. U kunt de vergelijking gebruiken - As-RPM x 0.262 x bladdiameter om de snelheid van de tip te bepalen. Pigmenten met een harde textuur kunnen fijn worden gedispergeerd met behulp van een mediamolen. Het creëert aanzienlijk meer schuifkracht, zoals verticale, horizontale en mandmolens. Als u de kleurstof tot op nanoniveau wilt dispergeren, wordt voorgesteld om 0.3-0.5 maalmedia te gebruiken.
Stabilisatie
Het pigment dat nu is gedeagglomereerd, moet worden gestabiliseerd om te voorkomen dat het opnieuw agglomereert. In het stabilisatieproces worden dispergeermiddelen toegevoegd die door de pigmentdeeltjes worden geabsorbeerd en ze los van elkaar houden. Meestal is dit hoe dedispersie van pigmenten in kunststoffenvindt plaats.
Pigmenten in suspensie kunnen elektrostatisch of sterisch worden gestabiliseerd.
Elektrostatische dispergeermiddelen
Elektrostatische dispergeermiddelen hebben een ionische lading. Interactie met het oppervlak van de kleurstof helpt om oppervlakken te creëren die gelijk geladen zijn, meestal kationisch. De gelijke ladingen op het oppervlak van de deeltjes stoten elkaar af, waardoor het pigment in een stabiele suspensie blijft. Het toevoegen van ionisch materiaal en veranderingen in de pH-waarde kunnen echter de stabiliteit van deeltjes die met elektrostatische dispergeermiddelen zijn gesuspendeerd, verminderen.
Sterische dispergeermiddelen
Ze bestaan uit moleculen die bestaan uit een verankerende kopgroep die aangetrokken wordt door de pigmentdeeltjes en staarten naar de vloeibare fase van de dispersie. Sterische stabilisatie is ongelooflijk stabiel over een breed pH-bereik en bij hoge zoutconcentraties.
Pigmentbevochtigers en dispergeermiddelen: waarom zijn ze belangrijk?
In de meeste gevallen zijn pigmenten het duurste ingrediënt in verf, inkt of coatingformulering. Het optimaliseren van pigmentbevochtiging en -dispersie in de formulering is belangrijk om optimale verschijningen en fysieke eigenschappen te garanderen. Wanneer u het juiste dispergeermiddel en bevochtigingsmiddel voor de formulering kiest, produceert het inkten, coatings en verven van hoge kwaliteit, terwijl de productiekosten tot een minimum worden beperkt.
Wanneer pigmenten droog zijn, zijn ze in de vorm van grote agglomeraten in een breed scala aan groottes. Door ze te dispergeren in een vloeibaar medium, wordt energie gegeven aan de agglomeraten om hun grootte te verkleinen tot aggregaten en het bereik van aggregaatgroottes te verkleinen. Dit helpt op verschillende manieren, zoals –
In een homogene suspensie zorgt dispersie voor stabiliteit van de deeltjes.
Het voorkomt dat de deeltjes zich in een vloeibaar medium nestelen.
Het verbetert de efficiëntie van kleuren.
Het helpt bij het creëren van reproduceerbare en voorspelbare kleuren.
Pigmenten spelen een belangrijke rol bij het formuleren en kleuren van kunststoffen en coatings en zijn van cruciaal belang voor hun prestaties. Het is daarom belangrijk om hun dispersiemethode te kennen.