Einführung in die Dispergierbarkeit von Pigmenten
Pigmente sind unlösliche Partikel, die hergestellt werden, um Materialien Farbe zu verleihen. Sie werden auch als Farbstoffe bezeichnet und meist in zwei Typen unterteilt – organisch und anorganisch.
Pigmente müssen richtig benetzt, entklumpelt oder dispergiert, gleichmäßig verteilt und stabilisiert werden, um die richtige Farbintensität, Deckkraft und Glanz zu erreichen. Die Stabilisierung erfordert Zeit und Energie.Pigmentdispersion.
Bereits dispergierte Farbstoffe haben das starke Bedürfnis, in ihren ursprünglichen agglomerierten Zustand zurückzukehren. Dieses starke Bedürfnis macht es wichtig, ein geeignetes Netz- und Dispergiermittel auszuwählen, um eine stabile Formel zu erhalten.
Netzmittel oder Tenside, die normalerweise als amphiphile Chemikalien bezeichnet werden, haben ein niedriges Molekulargewicht, wohingegen Dispergiermittel oder Oligomere die Farbstoffe stabilisieren. Diese Stabilisierung verhindert eine erneute Agglomeration.
So dispergieren und stabilisieren Sie Pigmente in drei Schritten
Benetzung
Damit ein Pigment richtig benetzt werden kann, muss die Luft-Feststoff-Grenzfläche durch eine Flüssigkeit-Feststoff-Grenzfläche ersetzt werden. Die Benetzung ist effektiver, wenn weniger Luft im System eingeschlossen ist. Sie verstehen also, dass es auf die Oberflächenspannung ankommt. Die Oberflächenspannung muss geringer sein, damit eine Flüssigkeit einen Feststoff benetzen kann.
Flüssigkeiten mit geringerer Oberflächenspannung benetzen daher besser, weshalb Netzadditive für den Formulierer so wichtig sind. Netzadditive verringern die Oberflächenspannung, haften so an der Oberfläche und beschichten das Pigment, sodass eine Flüssigkeitsgrenzfläche entsteht.
Normalerweise benetzen lösemittelbasierte Systeme einen Farbstoff besser, da die Oberflächenspannung der Lösemittel geringer ist als die von Wasser mit höherer Oberflächenspannung. Dhanveen Pigments, einer der größten Hersteller vonPigment Grün 7, ergibt das beste Dispergiermittel.
Desagglomeration
In der Deagglomerationsphase des Dispersionsprozesses werden die Pigmentagglomerate in Primärpartikel und kleinere Aggregate aufgeteilt. Je geringer die Oberflächenspannung des Trägers ist, in den der Farbstoff eingearbeitet wird, desto weniger Energie wird zum Dispergieren des Pigments benötigt. Die Deagglomerationsphase wird durch die Nutzung mechanischer Energie erreicht, die durch Hochgeschwindigkeitsdispergatoren und andere Mahlgeräte erzeugt wird.
Die Welle eines Hochgeschwindigkeitsmischers, die mit einem Cowles-Messer ausgestattet ist, dispergiert einen Farbstoff effektiv. Cowles-Messer mit hohen Scherkräften eignen sich hervorragend zum Dispergieren von Pigmenten. Je nach Viskosität der Dispersion können auch andere Messerarten, wie z. B. ein Kombinationsmesser oder ein Hochschaufelmesser, verwendet werden. Außerdem hängt es davon ab, ob die Rohstoffe während der Verarbeitung gemischt oder bewegt werden müssen.
Um eine gute laminare Strömung zu erreichen und die Effizienz der Dispersion zu verbessern, wird empfohlen, dass der Durchmesser der Klinge 1/3 des Tankdurchmessers beträgt. Außerdem sollte die Klinge 0,5 bis 1,0 Durchmesser vom Tankboden entfernt sein. Es wird allgemein empfohlen, dass die Spitzengeschwindigkeit für ein System mit der Viskosität von 70-100 Krebs-Einheiten etwa 4000-6000 fpm betragen sollte. Sie können die Gleichung – Wellendrehzahl x 0,262 x Klingendurchmesser – verwenden, um die Geschwindigkeit der Spitze zu bestimmen. Pigmente mit einer harten Textur können mit einer Mahlkörpermühle fein dispergiert werden. Sie erzeugt erheblich mehr Scherung, wie z. B. vertikale, horizontale und Korbmühlen. Wenn Sie den Farbstoff auf Nanoebene dispergieren möchten, wird empfohlen, 0,3-0,5 Mahlkörper zu verwenden.
Stabilisierung
Das nun desagglomerierte Pigment muss stabilisiert werden, um eine erneute Agglomeration zu verhindern. Im Stabilisierungsprozess werden Dispergiermittel zugesetzt, die von den Pigmentpartikeln absorbiert werden und diese voneinander getrennt halten. Meistens ist dies der Weg, auf dem das PigmentDispersion von Pigmenten in Kunststoffenstattfinden.
Pigmente in Suspension können entweder elektrostatisch oder sterisch stabilisiert werden.
Elektrostatische Dispergiermittel
Elektrostatische Dispergiermittel enthalten eine ionische Ladung. Die Wechselwirkung mit der Oberfläche des Farbstoffs trägt zur Bildung gleich geladener Oberflächen bei, typischerweise kationischer Natur. Die gleich geladenen Partikel auf der Oberfläche stoßen sich gegenseitig ab, wodurch das Pigment in einer stabilen Suspension bleibt. Die Zugabe ionischer Stoffe und Änderungen des pH-Werts können jedoch die Stabilität von Partikeln verringern, die mit elektrostatischen Dispergiermitteln suspendiert werden.
Sterische Dispergiermittel
Sie bestehen aus Molekülen, die aus einer Ankerkopfgruppe bestehen, die von den Pigmentpartikeln angezogen wird, und Schwänzen, die zur flüssigen Phase der Dispersion hin ausgerichtet sind. Die sterische Stabilisierung ist über einen weiten pH-Bereich und bei hohen Salzkonzentrationen unglaublich stabil.
Pigmentnetz- und Dispergiermittel: Warum sind sie wichtig?
In den meisten Fällen sind Pigmente der teuerste Bestandteil von Farben, Tinten oder Beschichtungsformulierungen. Die Optimierung der Pigmentbenetzung und -dispersion in der Formulierung ist wichtig, um optimales Aussehen und optimale physikalische Eigenschaften sicherzustellen. Wenn Sie das richtige Dispergier- und Netzmittel für die Formulierung wählen, entstehen hochwertige Tinten, Beschichtungen und Farben, während die Produktionskosten auf ein Minimum reduziert werden.
Wenn Pigmente trocken sind, liegen sie in Form großer Agglomerate in einem breiten Größenbereich vor. Durch Dispergieren in einem flüssigen Medium wird den Agglomeraten Energie zugeführt, um ihre Größe zu Aggregaten zu verringern und den Bereich der Aggregatgrößen zu verringern. Dies hilft auf verschiedene Weise, beispielsweise:
In einer homogenen Suspension verleiht die Dispersion den Partikeln Stabilität.
Es verhindert, dass sich Partikel in einem flüssigen Medium absetzen.
Es verbessert die Wirksamkeit der Farben.
Es hilft bei der Erzeugung reproduzierbarer und vorhersehbarer Farben.
Pigmente spielen bei der Formulierung und Färbung von Kunststoffen und Beschichtungen eine wichtige Rolle und haben entscheidenden Einfluss auf deren Leistung. Daher ist es wichtig, ihre Dispersionsmethode zu kennen.