2025 Verschiedene technische Fragen in Bezug auf Pigmente

Hallo zusammen! Ich bin ein Star-Mitarbeiter bei CHROMÉCLAIR, eine Marke von hemafreier Gel-PoliturDieses Mal werde ich einige technische Fragen und Antworten zu Pigmenten für Beschichtungen zusammenstellen, in der Hoffnung, dass sie Ihnen helfen können.

01 Wie können wir die Verwendung von giftigen Bleichromat- und Bleimolybdatpigmenten vermeiden, ohne die Farbgebung zu beeinträchtigen?

Aufgrund der Toxizität von bleihaltigen Pigmenten schränken die Länder deren Verwendung in Beschichtungen zunehmend ein. Die Formulierer ersetzen Bleipigmente in der Regel durch organische Pigmente in Kombination mit Titandioxid. Bei bestimmten Anwendungen zeigen organische Pigmente in Kombination mit Metalloxid-Hybridpigmenten (anorganische Kompositfarbstoffe) jedoch eine bessere Leistung als Titandioxid. Die lebendigen Farbtöne, die hohe Sättigung und das hervorragende Deckvermögen von Metalloxid-Hybridpigmenten bieten den Formulierern mehr Flexibilität, um kostspielige organische Pigmente in den Formulierungen zu reduzieren und Titandioxid zu minimieren oder sogar zu vermeiden.

Bei den organischen Pigmenten gibt es zahlreiche Optionen, die ebenfalls ein ausgezeichnetes Deckvermögen und eine hervorragende Witterungsbeständigkeit aufweisen und somit eine Alternative zu bleihaltigen Pigmenten darstellen. Zu den roten Pigmenten gehören Pigment Rot 48:4, Rot 112, Rot 170, Rot 254, Rot 255, Violett 19 usw. Zu den orangefarbenen Pigmenten gehören u. a. Pigment Orange 36 und Orange 73. Zu den gelben Pigmenten gehören Pigment Yellow 74, Yellow 109, Yellow 110, Yellow 139, Yellow 151 und Yellow 154. Bei den Gelbpigmenten empfehlen wir insbesondere die Verwendung von Bismut-Vanadat-Gelb (Pigment Yellow 184). Bismut-Vanadat-Gelb ist wesentlich heller als das Metalloxidmischpigment Titan-Nickel (Pigment Gelb 53) und bietet eine höhere Farbstärke, ein besseres Deckvermögen (sogar ohne Zusatz von Titandioxid) und eine hervorragende Hitze- und Wetterbeständigkeit. Abschließend ist anzumerken, dass alle oben genannten Pigmente im Vergleich zu bleihaltigen Pigmenten als sicher und ungiftig gelten, solange bei der Herstellung eine geeignete Staubabsaugung verwendet wird (das Einatmen von Pigmentstaub ist schädlich für die menschliche Lunge).

02 Welche Faktoren beeinflussen die Ausflockung von Pigmenten in Beschichtungssystemen?

Die folgenden Parameter beeinflussen die Flockung:

Viskosität: Unter Bedingungen mit niedriger Viskosität bewegen sich die Pigmentteilchen leichter. Eine Verringerung der Viskosität des Beschichtungssystems verringert daher die Größe der Flockungscluster und verlangsamt die Flockungsgeschwindigkeit. Die Temperatur: Der Einfluss der Temperatur auf die Viskosität ist offensichtlich. Mit steigender Temperatur nimmt die Viskosität ab, wodurch die Flockung indirekt verringert wird.

Abblendzeit (Trocknungszeit, Intervall zwischen zwei Nass-in-Nass-Spritzaufträgen oder Zeit, die für eine signifikante Lösungsmittelverdampfung vor dem Eintritt in den Ofen erforderlich ist): Übermäßig lange Ablüftzeiten können ebenfalls zu einer erheblichen Ausflockung der Pigmente führen.

Titaniumdioxid: Unbeschichtetes Titandioxid zeigt eine starke Tendenz zum Ausflocken. Größe und Größenverteilung der Pigmentteilchen: Kleinere Pigmentteilchen weisen eine größere Mobilität innerhalb des Beschichtungssystems auf, was die Wahrscheinlichkeit von Zusammenstößen und anschließender Ausflockung erhöht. Dies ist jedoch nicht absolut. Extrem feine Partikelgrößen können die Gesamtviskosität des Systems erhöhen, was die Partikelbewegung reduziert und das Ausflockungsrisiko verringert.

 

Pigment-Konzentration (Titandioxid und Farbpigmente): Mit zunehmender Pigmentkonzentration erhöht sich die Viskosität des Systems, wodurch die Neigung zur Ausflockung verringert wird.

Bindemittel: Kleinere Bindemittelmoleküle lassen sich leichter an Pigmentoberflächen adsorbieren. Aufgrund ihres geringeren Volumens bilden sie jedoch weniger sterische Hindernisse zwischen den Pigmentteilchen, was eine Ausflockung wahrscheinlicher macht. Gleichzeitig beeinflusst auch die chemische Struktur des Bindemittels die Ausflockung der Pigmente.

Lösungsmittel: Die Auswahl eines geeigneten, guten Lösungsmittels ermöglicht es den Bindemittelpolymermolekülen, sich vollständig auszudehnen, wodurch die gegenseitige Abstoßung zwischen den Pigmentteilchen verstärkt und ein Ausflocken verhindert wird. Schlechte Lösungsmittel bewirken, dass sich die Bindemittelpolymermoleküle zu Clustern zusammenziehen, was die sterische Abstoßung zwischen den Pigmentteilchen verringert und die Ausflockung fördert.

03 Welche Arten von Phthalocyaninblau können in der Lackindustrie verwendet werden?

Phthalocyaninblau besteht hauptsächlich aus Kupferphthalocyanin, das eine komplexe chemische Struktur aufweist und als tiefblaues Pulver erscheint. Es weist mehrere kristalline Formen auf, von denen drei Typen im Handel erhältlich sind: α-Phthalocyaninblau (Pigment Blue 15), das ein rotes Licht trägt und die höchste relative Farbstärke besitzt; β-Phthalocyaninblau (Pigment Blue 15:3), das einen grünlichen Farbton und die beste thermodynamische Stabilität aufweist; und ε-Phthalocyaninblau (Pigment Blue 15:6), das den lebhaftesten rötlichen Farbton besitzt. In aromatischen Lösungsmitteln (z. B. Xylol) wandelt sich das α-Phthalocyaninblau in das stabilere β-Phthalocyaninblau um. Um diese Umwandlung zu verhindern, wird während des Pigmentierungsprozesses von rohem Phthalocyaninblau in der Regel ein Teil Monochlorkupferphthalocyanin beigemischt, um lösungsmittelbeständiges α-Phthalocyaninblau oder Pigment Blue 15:1 zu bilden.

Aufgrund der unpolaren Oberfläche von Phthalocyaninblaupigmenten ist ihre Wechselwirkung mit Bindemitteln in vielen Beschichtungssystemen schwach, was zu einer schlechten Stabilität der Pigmentdispersion führt. Beschichtungen, die Phthalocyaninblaupigmente enthalten, neigen während der Lagerung zur Ausflockung oder Entmischung. Dieser Nachteil wird durch eine Oberflächenbehandlung und chemische Modifizierung der lösungsmittelbeständigen Pigment Blue 15:1-Moleküle erheblich verbessert. Das modifizierte Phthalocyaninblau-Pigment wird im Farbstoffverzeichnis als Pigment Blue 15:2 bezeichnet.

In der Beschichtungsindustrie wird das α-Phthalocyaninblau mit rotem Farbton dem β-Phthalocyaninblau mit grünem Farbton vorgezogen, da es eine lebhafte Farbe, eine hohe Farbstärke, eine leichte Dispersion und ausgezeichnete Fließeigenschaften aufweist. Da die Ausflockung nicht nur auf das Pigment selbst zurückzuführen ist, sondern auch in erheblichem Maße mit dem Bindemittel und dem Lösemittel im Beschichtungssystem zusammenhängt, ist es unmöglich, eine Phthalocyaninblau-Variante zu finden, die in jedem Beschichtungssystem ein optimales Ausflockungsverhalten aufweist. Daher müssen Beschichtungsfachleute die optimalen Formulierungskombinationen durch umfangreiche Experimente ermitteln, die auf verschiedene Beschichtungssysteme zugeschnitten sind.

04 Mit welchen Methoden lässt sich die Dispergierbarkeit eines Pigments schnell beurteilen?

Wir verfügen über zahlreiche direkte und indirekte Methoden zur Bewertung der Pigmentdispersion. Zu den direkten Methoden gehören der Feinheitsplatten-Test, die optische Mikroskopie und die Elektronenmikroskopie.

Feinheitsplatten-Test:

Der Hegman-Feinheitstest ist eine einfache und schnelle Methode zur Messung der Feinheit von gemahlenem Material in flüssigen Systemen. Die Hegman-Feinheitsplatte ist eine rechteckige Edelstahlplatte mit zwei präzisionsgefertigten, flachen Rillen. Die Tiefe dieser Rillen nimmt von 100 Mikron auf 0 Mikron ab. An der tiefsten Stelle der Rillen wird eine kleine Menge an gemahlenem Material platziert. Ein doppelschneidiger Schaber aus Edelstahl schabt dann mit gleichmäßiger Geschwindigkeit die gesamte Oberfläche bis zum Ende der Rille mit der Tiefe Null ab. Entlang der Rille sind gleichmäßig Teilungen angebracht, die von Null am tiefsten Punkt bis zur Teilung 8 oder 10 auf der horizontalen Oberfläche der Feinheitsplatte gleichmäßig abnehmen. Als Indikator für den Dispersionsgrad gilt die Teilung, bei der die Pigmentteilchen zuerst als dichte Punkte erscheinen, die deutlich über die Oberfläche des Grundmaterials hinausragen. In der Regel ist eine Mindestteilung von 7 erforderlich, um eine effektive Dispersion anzuzeigen.

Methode der Feinheitsmessung:

Die Verwendung eines Lichtmikroskops bietet eine schnelle Methode zur visuellen Beurteilung der Größe und Feinheit der Pigmentteilchen. Es ermöglicht auch die Beobachtung der Farbstärke des Pigments.

Darüber hinaus können Morphologie, Größe, Verteilung und Ausflockung der Pigmentpartikel untersucht werden. Das spezifische Versuchsverfahren besteht darin, einen kleinen Tropfen gemahlenen Materials auf einen Objektträger zu geben und ihn mit einem Deckglas abzudecken. Achten Sie darauf, beim Abdecken des Objektträgers keinen übermäßigen Druck auszuüben, um zu verhindern, dass sich das Material übermäßig ausbreitet, was die Testergebnisse beeinträchtigen könnte. Die wichtigste Einschränkung der Lichtmikroskopie ist ihre geringe Auflösung mit einer Mindestgröße von etwa 2 Mikrometern.

Elektronenmikroskopie Feinheitsmessverfahren:

Die hohe Auflösung des Elektronenmikroskops ist ein großer Vorteil, denn sie ermöglicht die direkte Beobachtung der Pigmentteilchengröße. Die Größe der Pigmentteilchen hat einen entscheidenden Einfluss auf wichtige Beschichtungseigenschaften wie Transparenz, Fließfähigkeit und Farbton.

Die größten Nachteile der elektronenmikroskopischen Feinheitsprüfung sind die hohen Kosten der Ausrüstung, die lange Prüfzeit, die Notwendigkeit, dass erfahrene Techniker die Prüfdaten analysieren und interpretieren, und die Notwendigkeit, dass die Proben vor der Messung vollständig trocken sein müssen.

05 Was bedeutet Pigmentlösungsmittelbeständigkeit?

Bei der Herstellung von Farben müssen wir die Pigmente gleichmäßig und stabil in den meisten organischen Bindemitteln (die aus Harzen und Lösungsmitteln bestehen) verteilen, d. h. die Pigmente müssen von organischen Lösungsmitteln umgeben sein. Außerdem kommen die meisten mit Pigmenten eingefärbten Farben während ihrer Nutzungsdauer zwangsläufig häufig mit organischen Lösungsmitteln (Reinigungsmittel, Benzin, Schmiermittel usw.) in Kontakt. Daher müssen die Pigmente in organischen Lösungsmitteln möglichst unlöslich sein. Wenn eine vollständige Unlöslichkeit nicht erreicht werden kann, muss man sich darüber im Klaren sein, dass die Pigmentzugabe in verschiedenen organischen Lösungsmitteln begrenzt ist. Ein Überschreiten dieser Toleranzgrenze führt zum Ausbluten, da sich das Pigment im Lösungsmittel auflöst. Die Lösemittelbeständigkeit von Pigmenten ist im Wesentlichen die Fähigkeit des Pigments, der Auflösung durch Lösemittel zu widerstehen und ein Ausbluten zu verhindern. Anorganische Pigmente (aufgrund ihrer inhärenten chemischen Struktur) und bestimmte komplexe organische synthetische Pigmente weisen im Allgemeinen eine ausgezeichnete Lösemittelbeständigkeit auf. Minderwertige organische Pigmente und oberflächenbehandelte Pigmente weisen jedoch in der Regel eine schlechtere Lösemittelbeständigkeit auf. Zu den Lösungsmitteln, die zur Bewertung der Lösungsmittelbeständigkeit von Pigmenten verwendet werden, gehören Wasser, Terpentin, Toluol, Xylol, Methylethylketon, Ethanol, Ethylacetat, Diethylenglykol und Trichlorethylen.

Das war's für heute! Ich hoffe, dieser Artikel hilft Ihnen, Pigmente besser zu verstehen!

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