Introducción a la dispersabilidad de los pigmentos.
Los pigmentos son partículas insolubles que se producen y crean para dar color a los materiales. También conocidos como colorantes, se dividen principalmente en dos tipos: orgánicos e inorgánicos.
Los pigmentos deben humedecerse, desaglomerarse o dispersarse adecuadamente, distribuirse uniformemente y estabilizarse para lograr la intensidad de color, el poder cubriente y el brillo adecuados. Se requiere tiempo y energía para estabilizarlos.Dispersión de pigmentos.
Los colorantes ya dispersos tienen una gran necesidad de volver a su estado aglomerado original. Esta gran necesidad hace que sea importante seleccionar un agente humectante y dispersante adecuado para obtener una fórmula estable.
Los aditivos humectantes o surfactantes, comúnmente conocidos como químicos anfifílicos, tienen un peso molecular bajo, mientras que los aditivos dispersantes u oligómeros estabilizan los colorantes. Esta estabilización evita la reaglomeración.
Cómo dispersar y estabilizar pigmentos en tres pasos
Mojada
Para que un pigmento se humedezca correctamente, debe cambiar la interfaz aire/sólido por una interfaz líquido/sólido. La humectación será más efectiva si hay menos aire atrapado en el sistema. Por lo tanto, comprende que todo se trata de la tensión superficial. La tensión superficial debe ser menor para que un líquido humedezca un sólido.
Por lo tanto, los líquidos con una tensión superficial más baja son más eficaces para humectar, por lo que los aditivos humectantes son tan vitales para el formulador. Los aditivos humectantes reducen la tensión superficial, por lo que se adhieren a la superficie y recubren el pigmento para producir una interfaz líquida.
Comúnmente, los sistemas a base de solventes humedecen más un colorante debido a la menor tensión superficial de los solventes en comparación con el agua con mayor tensión superficial. Dhanveen Pigments, uno de los mayores fabricantes depigmento verde 7, da el mejor dispersante.
Desaglomeración
En la fase de desaglomeración del proceso de dispersión, los aglomerados de pigmentos se dividen en partículas primarias y agregados más pequeños. Cuanto menor sea la tensión superficial del vehículo en el que se integra el colorante, menor será la energía necesaria para dispersar el pigmento. La fase de desaglomeración se logra utilizando energía mecánica desarrollada a través de dispersores de alta velocidad y otros equipos de molienda.
El eje de un mezclador de alta velocidad equipado con una cuchilla Cowles dispersa eficazmente un colorante. Las cuchillas Cowles con cuchillas de alto cizallamiento son excelentes para la dispersión de pigmentos. También se pueden utilizar otras variedades de cuchillas, como una cuchilla combinada o una cuchilla de paletas altas, según la viscosidad de la dispersión. Además, depende de la necesidad de mezclar o mover las materias primas durante el procesamiento.
Para lograr un buen flujo laminar y mejorar la eficiencia de dispersión, se sugiere que el diámetro de la cuchilla sea 1/3 del diámetro del tanque. Además, la cuchilla debe estar a 0,5 a 1,0 diámetros del fondo del tanque. En general, se sugiere que la velocidad de la punta para un sistema con una viscosidad de 70-100 unidad Krebs debe ser de alrededor de 4000-6000 fpm. Puede utilizar la ecuación: RPM del eje x 0,262 x diámetro de la cuchilla para determinar la velocidad de la punta. Los pigmentos con una textura dura se pueden dispersar finamente utilizando un molino de medios. Crea considerablemente más cizallamiento, como los molinos verticales, horizontales y de canasta. Si desea dispersar el colorante a un nivel nano, se sugiere utilizar medios de molienda de 0,3-0,5.
Estabilización
El pigmento que ahora está desaglomerado necesita ser estabilizado para evitar que se vuelva a aglomerar. En el proceso de estabilización, se agregan dispersantes que serán absorbidos por las partículas de pigmento y las mantendrán desprendidas. En la mayoría de los casos, así es como se logra elDispersión de pigmentos en plásticostiene lugar.
Los pigmentos en suspensión se pueden estabilizar electrostáticamente o estéricamente.
Dispersantes electrostáticos
Los dispersantes electrostáticos tienen una carga iónica. La interacción con la superficie del colorante ayuda a crear superficies con cargas similares, generalmente catiónicas. Las cargas similares en la superficie de las partículas se repelen entre sí, lo que mantiene al pigmento en una suspensión estable. Sin embargo, la adición de material iónico y los cambios en el nivel de pH pueden reducir la estabilidad de las partículas suspendidas con dispersantes electrostáticos.
Dispersantes estéricos
Están formados por moléculas que consisten en un grupo de cabezas de anclaje atraídas por las partículas de pigmento y colas hacia la fase líquida de la dispersión. La estabilización estérica es increíblemente estable en un amplio rango de pH y en altas concentraciones de sal.
Agentes humectantes y dispersantes de pigmentos: ¿por qué son importantes?
En la mayoría de los casos, el ingrediente más caro de las pinturas, tintas o formulaciones de revestimientos son los pigmentos. Optimizar la humectación y dispersión de los pigmentos en la formulación es importante para garantizar una apariencia y propiedades físicas óptimas. Cuando se elige el dispersante y el agente humectante correctos para la formulación, se producen tintas, revestimientos y pinturas de alta calidad, mientras que el costo de producción es mínimo.
Cuando los pigmentos están secos, se encuentran en forma de grandes aglomerados de una amplia gama de tamaños. Al dispersarlos en un medio líquido, se les proporciona energía para reducir su tamaño y convertirlos en agregados, lo que ayuda de diversas maneras, como por ejemplo:
En una suspensión homogénea, la dispersión proporciona estabilidad a las partículas.
Impide que las partículas se depositen en un medio líquido.
Mejora la eficiencia de los colores.
Ayuda a crear colores reproducibles y predecibles.
Los pigmentos juegan un papel importante en la formulación y teñido de plásticos y recubrimientos y desempeñan un papel vital en su rendimiento; por lo tanto, es importante conocer su método de dispersión.