2025 Diverse questioni tecniche relative ai pigmenti

Ciao a tutti! Sono un'impiegata stellare di CHROMÉCLAIR, un marchio di smalto gel hema freeQuesta volta organizzerò diverse domande e risposte tecniche sui pigmenti per rivestimenti, sperando di potervi essere d'aiuto.

01 Come possiamo evitare di utilizzare pigmenti tossici a base di cromato di piombo e molibdato di piombo senza compromettere il colore della vernice?

A causa della tossicità dei pigmenti contenenti piombo, i Paesi ne limitano sempre più l'uso nei rivestimenti. I formulatori di solito sostituiscono i pigmenti al piombo con pigmenti organici combinati con biossido di titanio. Tuttavia, in alcune applicazioni, i pigmenti organici miscelati con pigmenti ibridi di ossido di metallo (coloranti compositi inorganici) dimostrano prestazioni superiori rispetto al biossido di titanio. Le tonalità vivaci, l'elevata saturazione e l'eccellente potere coprente dei pigmenti ibridi di ossido di metallo offrono ai formulatori una maggiore flessibilità per ridurre i costosi pigmenti organici nelle formulazioni, riducendo al minimo o addirittura eliminando il biossido di titanio.

Per quanto riguarda i pigmenti organici, numerose opzioni dimostrano anche un eccellente potere coprente e resistenza agli agenti atmosferici, rendendoli valide alternative ai pigmenti contenenti piombo. I pigmenti rossi comprendono Pigment Red 48:4, Red 112, Red 170, Red 254, Red 255, Violet 19, ecc. I pigmenti arancioni comprendono, tra gli altri, i pigmenti Orange 36 e Orange 73. I pigmenti gialli includono il pigmento Giallo 74, Giallo 109, Giallo 110, Giallo 139, Giallo 151 e Giallo 154. In particolare, per i pigmenti gialli si consiglia di utilizzare il giallo di bismuto vanadato (pigmento giallo 184). Il giallo vanadato di bismuto è significativamente più brillante del pigmento a base di ossidi metallici Titanium Nickel (pigmento giallo 53) e offre una forza tintoriale superiore, un migliore potere coprente (eliminando persino la necessità di aggiungere biossido di titanio) e un'eccezionale resistenza al calore e agli agenti atmosferici. Infine, vale la pena notare che, rispetto ai pigmenti contenenti piombo, tutti i pigmenti sopra citati sono considerati sicuri e non tossici, a condizione che durante la produzione si utilizzi un'adeguata attrezzatura per l'estrazione della polvere (l'inalazione di polvere di pigmento è dannosa per i polmoni umani).

02 Quali fattori influenzano la flocculazione dei pigmenti nei sistemi di rivestimento?

I seguenti parametri influenzano la flocculazione:

Viscosità: In condizioni di bassa viscosità, le particelle di pigmento si muovono più facilmente. Pertanto, riducendo la viscosità del sistema di rivestimento, si ridurranno le dimensioni del cluster di flocculazione e si rallenterà la velocità di flocculazione. Temperatura: L'effetto della temperatura sulla viscosità è evidente. L'aumento della temperatura provoca una diminuzione della viscosità, riducendo così indirettamente la flocculazione.

Tempo di spegnimento (tempo di essiccazione, intervallo tra le applicazioni di spruzzatura a due mani bagnato su bagnato o tempo necessario per una significativa evaporazione del solvente prima di entrare nel forno): Tempi di appassimento eccessivamente lunghi possono anche causare una significativa flocculazione dei pigmenti.

Biossido di titanio: Il biossido di titanio non rivestito presenta una forte tendenza a flocculare. Dimensione e distribuzione delle particelle di pigmento: Le particelle di pigmento più piccole presentano una maggiore mobilità all'interno del sistema di rivestimento, aumentando la probabilità di collisioni e conseguente flocculazione. Tuttavia, questo non è un dato assoluto. Le dimensioni estremamente fini delle particelle possono aumentare la viscosità complessiva del sistema, riducendo il movimento delle particelle e diminuendo il rischio di flocculazione.

 

Concentrazione dei pigmenti (biossido di titanio e pigmenti coloranti): L'aumento della concentrazione dei pigmenti aumenta la viscosità del sistema, riducendo la tendenza alla flocculazione.

Raccoglitore: Le molecole di legante più piccole si adsorbono più facilmente sulle superfici dei pigmenti. Tuttavia, a causa del loro volume ridotto, creano meno ostacoli sterici tra le particelle di pigmento, rendendo più probabile la flocculazione. Contemporaneamente, anche la struttura chimica del legante influenza la flocculazione dei pigmenti.

Solvente: La scelta di un buon solvente permette alle molecole di polimero legante di estendersi completamente, aumentando la repulsione reciproca tra le particelle di pigmento e prevenendo la flocculazione. I solventi scadenti fanno sì che le molecole dei polimeri leganti si contraggano in cluster, riducendo la repulsione sterica tra le particelle di pigmento e favorendo la flocculazione.

03 Quali tipi di blu di ftalocianina possono essere utilizzati nell'industria dei rivestimenti?

Il blu ftalocianina è costituito principalmente da ftalocianina di rame, caratterizzata da una struttura chimica complessa e si presenta come una polvere blu intenso. Presenta molteplici forme cristalline, con tre tipi disponibili in commercio: il blu di ftalocianina di tipo α (Pigment Blue 15), che porta una luce rossa e possiede la più alta forza colorante relativa; (Pigment Blue 15); il blu di ftalocianina di tipo β (Pigment Blue 15:3), che presenta una tonalità verdastra e la migliore stabilità termodinamica; e il blu di ftalocianina di tipo ε (Pigment Blue 15:6), che possiede la tonalità rossastra più viva. In solventi aromatici (ad esempio, xilene), il blu di ftalocianina α si converte nel blu di ftalocianina β, più stabile. Per evitare questa trasformazione, durante il processo di pigmentazione del blu di ftalocianina grezzo viene tipicamente miscelata una porzione di ftalocianina monoclorocromo per formare un blu di ftalocianina α stabile al solvente o Blu pigmento 15:1.

A causa della superficie non polare dei pigmenti blu ftalocianina, la loro interazione con i leganti in molti sistemi di rivestimento è debole, con conseguente scarsa stabilità della dispersione di pigmento. I rivestimenti contenenti pigmenti blu ftalocianina sono soggetti a flocculazione o separazione durante lo stoccaggio. Questo inconveniente è notevolmente migliorato dal trattamento superficiale e dalla modifica chimica delle molecole di Pigment Blue 15:1, stabili ai solventi. Il pigmento blu di ftalocianina modificato è indicato come Pigment Blue 15:2 nell'indice dei coloranti.

Nell'industria dei rivestimenti, il blu di ftalocianina di tipo α con tonalità rossa è preferito al blu di ftalocianina di tipo β con tonalità verde per la sua vivacità cromatica, la forte forza colorante, la facilità di dispersione e le eccellenti proprietà di fluidità. Poiché la flocculazione non è dovuta solo al pigmento stesso, ma anche al legante e al solvente presenti nel sistema di rivestimento, è impossibile identificare una varietà di blu ftalocianina che presenti prestazioni anti-flocculazione ottimali in ogni sistema di rivestimento. Ciò richiede che i professionisti del rivestimento determinino le combinazioni ottimali di formulazione attraverso un'ampia sperimentazione su misura per i diversi sistemi di rivestimento.

04 Quali metodi possono essere utilizzati per valutare rapidamente la disperdibilità di un pigmento?

Disponiamo di numerosi metodi diretti e indiretti per valutare la dispersione dei pigmenti. I metodi diretti includono il test della piastra di finezza, la microscopia ottica e la microscopia elettronica.

Test di finezza su piastra:

Il test di finezza Hegman è un metodo semplice e rapido per misurare la finezza dei materiali macinati in sistemi liquidi. La piastra di finezza Hegman è una piastra rettangolare in acciaio inossidabile con due scanalature poco profonde lavorate con precisione. Queste scanalature diminuiscono gradualmente di profondità da 100 micron a 0 micron. Una piccola quantità di materiale macinato viene collocata nel punto più profondo della scanalatura. Un raschietto a doppia lama in acciaio inossidabile viene quindi utilizzato per raschiare l'intera superficie a una velocità uniforme verso l'estremità con profondità zero della scanalatura. Le graduazioni sono segnate in modo uniforme lungo la scanalatura e diminuiscono uniformemente da zero nel punto più profondo fino alla graduazione 8 o 10 sulla superficie orizzontale della piastra di finezza. La gradazione in cui le particelle di pigmento appaiono per la prima volta come punti densi, che sporgono chiaramente dalla superficie del materiale macinato, è considerata l'indicatore del grado di dispersione. In genere, per indicare un'effettiva dispersione, è necessaria una gradazione minima di 7.

Metodo di verifica della finezza:

L'uso di un microscopio ottico fornisce un metodo rapido per valutare visivamente la dimensione e la finezza delle particelle di pigmento. Permette inoltre di osservare la forza colorante del pigmento.

Inoltre, consente di esaminare la morfologia, le dimensioni, la distribuzione e la flocculazione delle particelle di pigmento. La procedura sperimentale specifica prevede il posizionamento di una piccola goccia di materiale macinato su un vetrino da microscopio e la copertura con un vetrino coprioggetto. Fare attenzione a non esercitare una pressione eccessiva quando si copre il vetrino per evitare che il materiale si diffonda eccessivamente, compromettendo i risultati del test. Il limite principale della microscopia ottica è la sua bassa risoluzione, con una dimensione minima distinguibile di circa 2 micrometri.

Microscopia elettronica Metodo di verifica della finezza:

L'alta risoluzione del microscopio elettronico è un grande vantaggio, in quanto consente l'osservazione diretta delle dimensioni delle particelle di pigmento. La dimensione delle particelle di pigmento influenza in modo critico le proprietà chiave del rivestimento, come la trasparenza, la fluidità e la tonalità.

I principali svantaggi del metodo di controllo della finezza al microscopio elettronico sono il costo elevato dell'apparecchiatura, i lunghi tempi di prova, la necessità di tecnici esperti per analizzare e interpretare i dati di prova e la necessità che i campioni siano completamente asciutti prima della misurazione.

05 Cosa si intende per resistenza ai solventi dei pigmenti?

Nella produzione di vernici, dobbiamo disperdere in modo uniforme e stabile i pigmenti nella maggior parte dei leganti organici (composti da resine e solventi), il che significa che i pigmenti devono essere circondati da solventi organici. Inoltre, la maggior parte delle vernici colorate con pigmenti entra inevitabilmente in contatto con solventi organici (detergenti, benzina, lubrificanti, ecc.) durante la loro vita utile. Pertanto, i pigmenti devono essere il più possibile insolubili nei solventi organici. Se non è possibile ottenere un'insolubilità completa, dobbiamo riconoscere che l'aggiunta di pigmenti è limitata in vari solventi organici. Il superamento di questo livello di tolleranza causerà il sanguinamento dovuto alla dissoluzione del pigmento nel solvente. In sostanza, la resistenza del pigmento ai solventi è la capacità del pigmento di resistere alla dissoluzione da parte dei solventi e di evitare il sanguinamento. I pigmenti inorganici (grazie alla loro struttura chimica intrinseca) e alcuni pigmenti sintetici organici complessi presentano generalmente un'eccellente resistenza ai solventi. Tuttavia, i pigmenti organici di qualità inferiore e i pigmenti trattati in superficie presentano in genere una resistenza ai solventi più scarsa. I solventi utilizzati per valutare la resistenza dei pigmenti ai solventi includono acqua, trementina, toluene, xilene, metiletilchetone, etanolo, acetato di etile, dietilenglicole e tricloroetilene.

Per oggi è tutto! Spero che questo articolo vi aiuti a capire meglio i pigmenti!

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