2025 Diverse technische kwesties met betrekking tot pigmenten

Hallo allemaal! Ik ben een ster medewerker bij CHROMÉCLAIR, een merk van hemavrije gelpolishDeze keer organiseer ik een aantal technische vragen en antwoorden over pigmenten voor coatings, in de hoop dat je er iets aan hebt.

01 Hoe kunnen we het gebruik van giftige loodchromaat- en loodmolybdaatpigmenten vermijden zonder de verfkleur aan te tasten?

Vanwege de toxiciteit van loodhoudende pigmenten beperken landen steeds meer het gebruik ervan in coatings. Formuleerders vervangen loodpigmenten meestal door organische pigmenten gecombineerd met titaniumdioxide. In bepaalde toepassingen tonen organische pigmenten gemengd met hybride metaaloxide pigmenten (anorganische samengestelde kleurstoffen) echter superieure prestaties in vergelijking met titaniumdioxide. De inherente levendige tinten, hoge verzadiging en uitstekende dekkracht van hybride metaaloxide pigmenten bieden formuleerders meer flexibiliteit om dure organische pigmenten in formules te verminderen en titaniumdioxide te minimaliseren of zelfs te elimineren.

Voor organische pigmenten hebben tal van opties ook een uitstekende dekkracht en weerbestendigheid, waardoor ze haalbare alternatieven zijn voor loodhoudende pigmenten. Rode pigmenten zijn onder meer Pigment Rood 48:4, Rood 112, Rood 170, Rood 254, Rood 255, Violet 19, enz. Oranje pigmenten zijn onder andere Pigment Orange 36 en Orange 73. Gele pigmenten zijn onder andere pigment Geel 74, Geel 109, Geel 110, Geel 139, Geel 151 en Geel 154. Vooral voor gele pigmenten raden we aan Bismutvanadaatgeel (pigment Geel 184) te gebruiken. Bismutvanadaatgeel is aanzienlijk helderder dan het metaaloxidemengselpigment titaniumnikkel (pigment geel 53) en biedt een superieure kleurkracht, een betere dekkracht (waardoor het zelfs niet meer nodig is titaniumdioxide toe te voegen) en een uitstekende hitte- en weerbestendigheid. Tot slot is het vermeldenswaard dat in vergelijking met loodhoudende pigmenten alle bovengenoemde pigmenten als veilig en niet-giftig worden beschouwd zolang de juiste stofafzuigingsapparatuur wordt gebruikt tijdens de productie (het inademen van pigmentstof is schadelijk voor de menselijke longen).

02 Welke factoren beïnvloeden de uitvlokking van pigmenten in coatingsystemen?

De volgende parameters beïnvloeden de uitvlokking:

Viscositeit: Bij een lage viscositeit bewegen pigmentdeeltjes gemakkelijker. Daarom zal het verlagen van de viscositeit van het coatingsysteem de grootte van flocculatieclusters verminderen en de flocculatiesnelheid vertragen. Temperatuur: Het effect van temperatuur op viscositeit is duidelijk. Verhoging van de temperatuur zorgt ervoor dat de viscositeit afneemt, waardoor de uitvlokking indirect afneemt.

Uitschakeltijd (droogtijd, interval tussen nat-in-nat spuiten met twee lagen, of tijd die nodig is voor een significante verdamping van het oplosmiddel voordat het de oven ingaat): Buitensporig lange flash-off tijden kunnen ook aanzienlijke pigmentvlokvorming veroorzaken.

Titaandioxide: Titaniumdioxide zonder coating heeft een sterke neiging tot vlokvorming. Grootte en verdeling van pigmentdeeltjes: Kleinere pigmentdeeltjes vertonen een grotere mobiliteit binnen het coatingsysteem, waardoor de kans op botsingen en daaropvolgende vlokvorming toeneemt. Dit is echter niet absoluut. Extreem fijne deeltjesgroottes kunnen de algehele viscositeit van het systeem verhogen, waardoor de deeltjes minder bewegen en het risico op vlokvorming afneemt.

 

Pigmentconcentratie (Titaandioxide en kleurpigmenten): Een hogere pigmentconcentratie verhoogt de viscositeit van het systeem, waardoor de neiging tot vlokvorming afneemt.

Map: Kleinere bindmiddelmoleculen worden gemakkelijker geadsorbeerd aan pigmentoppervlakken. Door hun kleinere volume creëren ze echter minder sterische hinder tussen pigmentdeeltjes, waardoor flocculatie waarschijnlijker wordt. Tegelijkertijd beïnvloedt de chemische structuur van het bindmiddel ook de uitvlokking van het pigment.

Oplosmiddel: Door een geschikt, goed oplosmiddel te kiezen, kunnen bindmiddelpolymeermoleculen zich volledig uitstrekken, waardoor de onderlinge afstoting tussen pigmentdeeltjes toeneemt en vlokvorming wordt voorkomen. Slechte oplosmiddelen zorgen ervoor dat bindmiddelpolymeermoleculen zich samentrekken tot clusters, waardoor de sterische afstoting tussen pigmentdeeltjes wordt verminderd en vlokvorming wordt bevorderd.

03 Welke soorten ftalocyanineblauw kunnen worden gebruikt in de coatingindustrie?

Ftalocyanineblauw bestaat voornamelijk uit koperftalocyanine, dat een complexe chemische structuur heeft en verschijnt als een diepblauw poeder. Het vertoont meerdere kristalvormen, met drie commercieel verkrijgbare typen: α-type ftalocyanineblauw (Pigment Blue 15), dat een rood licht draagt en de hoogste relatieve kleurkracht bezit; (Pigment Blue 15); β-type ftalocyanineblauw (Pigment Blue 15:3), dat een groenachtige tint en de beste thermodynamische stabiliteit vertoont; en ε-type ftalocyanineblauw (Pigment Blue 15:6), dat de meest levendige roodachtige tint bezit. In aromatische oplosmiddelen (bijvoorbeeld xyleen) zet α-ftalocyanineblauw om in het stabielere β-ftalocyanineblauw. Om deze omzetting te voorkomen, wordt tijdens het pigmentatieproces van ruw ftalocyanineblauw meestal een deel monochloorkopertinctuur gemengd om oplosmiddelstabiel α-ftalocyanineblauw of pigmentblauw 15:1 te vormen.

Vanwege het niet-polaire oppervlak van ftalocyanine blauwe pigmenten is hun interactie met bindmiddelen in veel coatingsystemen zwak, wat leidt tot een slechte stabiliteit van de pigmentdispersie. Coatings met ftalocyanine blauwe pigmenten zijn gevoelig voor vlokvorming of ontmenging tijdens opslag. Dit nadeel wordt aanzienlijk verbeterd door oppervlaktebehandeling en chemische modificatie van de oplosmiddelstabiele Pigment Blue 15:1-moleculen. Het gemodificeerde ftalocyanine blauwe pigment wordt Pigment Blauw 15:2 genoemd in de kleurstofindex.

In de coatingindustrie wordt de voorkeur gegeven aan α-type ftalocyanineblauw met een rode tint boven β-type ftalocyanineblauw met een groene tint vanwege de levendige kleur, de sterke kleurkracht, het gemak van dispersie en de uitstekende vloei-eigenschappen. Aangezien flocculatie niet alleen optreedt door het pigment zelf, maar ook in belangrijke mate samenhangt met het bindmiddel en oplosmiddel in het coatingsysteem, is het onmogelijk om een ftalocyanine blauw variëteit te identificeren die optimale anti-flocculatie prestaties vertoont in elk coatingsysteem. Dit vereist dat coatingprofessionals de optimale formuleringscombinaties bepalen door middel van uitgebreide experimenten op maat van verschillende coatingsystemen.

04 Welke methoden kunnen worden gebruikt om snel de dispergeerbaarheid van een pigment te beoordelen?

We beschikken over talloze directe en indirecte methoden om pigmentdispersie te evalueren. Directe methoden zijn onder andere de fijnheidsplaattest, optische microscopie en elektronenmicroscopie.

Fijnheidsplaattest:

De Hegman fijnheidstest is een eenvoudige en snelle methode om de fijnheid van gemalen materialen in vloeibare systemen te meten. De Hegman fijnheidsplaat is een rechthoekige roestvrijstalen plaat met twee precisie-bewerkte ondiepe groeven. Deze groeven nemen geleidelijk af in diepte van 100 micron tot 0 micron. Een kleine hoeveelheid gemalen materiaal wordt op het diepste punt van de groef geplaatst. Vervolgens wordt een roestvrijstalen schraper met dubbele bladen gebruikt om het hele oppervlak met een gelijkmatige snelheid af te schrapen naar het uiteinde met nul groefdiepte. Langs de groef zijn gelijkmatig schaalverdelingen aangebracht, die gelijkmatig afnemen van nul op het diepste punt tot schaalverdeling 8 of 10 op het horizontale oppervlak van de fijnheidsplaat. De gradatie waar pigmentdeeltjes voor het eerst verschijnen als dichte punten die duidelijk boven het oppervlak van het gemalen materiaal uitsteken, wordt beschouwd als de indicator voor de dispersiegraad. Doorgaans is een minimumdosering van 7 vereist om een effectieve dispersie aan te geven.

Fijnheid testmethode:

Het gebruik van een optische microscoop biedt een snelle methode om de grootte en fijnheid van pigmentdeeltjes visueel te beoordelen. Hiermee kan ook de kleurkracht van het pigment worden waargenomen.

Daarnaast maakt het onderzoek van de morfologie, grootte, verdeling en uitvlokking van pigmentdeeltjes mogelijk. De specifieke experimentele procedure bestaat uit het plaatsen van een kleine druppel gemalen materiaal op een microscoopglaasje en het afdekken met een dekglaasje. Zorg ervoor dat je niet te veel druk uitoefent bij het afdekken van het glaasje om te voorkomen dat het materiaal zich overmatig verspreidt, waardoor de testresultaten in gevaar kunnen komen. De belangrijkste beperking van optische microscopie is de lage resolutie, met een minimaal waarneembare grootte van ongeveer 2 micrometer.

Elektronenmicroscopie Fijnheidstestmethode:

De hoge resolutie van de elektronenmicroscoop is een groot voordeel, waardoor de grootte van pigmentdeeltjes direct kan worden waargenomen. De grootte van pigmentdeeltjes heeft een cruciale invloed op belangrijke coatingeigenschappen zoals transparantie, vloeibaarheid en tint.

De belangrijkste nadelen van de fijnheidstestmethode met een elektronenmicroscoop zijn de hoge kosten van de apparatuur, de lange testtijd, het feit dat er ervaren technici nodig zijn om de testgegevens te analyseren en te interpreteren en het feit dat de monsters volledig droog moeten zijn voor de meting.

05 Wat betekent bestand tegen oplosmiddelen in pigment?

Bij de productie van verf moeten we pigmenten gelijkmatig en stabiel dispergeren in de meeste organische bindmiddelen (samengesteld uit harsen en oplosmiddelen), wat betekent dat pigmenten omgeven moeten zijn door organische oplosmiddelen. Bovendien komen de meeste met pigmenten gekleurde verven tijdens hun effectieve levensduur onvermijdelijk vaak in contact met organische oplosmiddelen (schoonmaakmiddelen, benzine, smeermiddelen enz.). Daarom moeten pigmenten zo goed mogelijk onoplosbaar zijn in organische oplosmiddelen. Als volledige onoplosbaarheid niet kan worden bereikt, moeten we erkennen dat de pigmenttoevoeging in verschillende organische oplosmiddelen beperkt is. Als dit tolerantieniveau wordt overschreden, zal het pigment gaan bloeden omdat het oplost in het oplosmiddel. In wezen is de oplosmiddelbestendigheid van pigmenten het vermogen van het pigment om oplosmiddelen te weerstaan en bloeden te voorkomen. Anorganische pigmenten (vanwege hun inherente chemische structuur) en bepaalde complexe organische synthetische pigmenten vertonen over het algemeen een uitstekende weerstand tegen oplosmiddelen. Organische pigmenten van lagere kwaliteit en oppervlaktebehandelde pigmenten vertonen echter meestal een slechtere weerstand tegen oplosmiddelen. Oplosmiddelen die gebruikt worden om de oplosmiddelbestendigheid van pigmenten te evalueren zijn water, terpentijn, tolueen, xyleen, methylethylketon, ethanol, ethylacetaat, diethyleenglycol en trichloorethyleen.

Dat is alles voor vandaag! Ik hoop dat dit artikel je helpt pigmenten beter te begrijpen!

CHROMÉCLAIR biedt Basislakken, Toplakken, effen kleuren gelpolish zonder HEMAen hema free cat eye gel polish.

Op hun website staan ook nail art tutorials, zoals:

Hoe maak je de Metal 3D Floral Nail Art thuis? 

Krijg een transparante French manicure zonder kristallen lijm!