Пигменты

Диспергирующие добавки
для систем на водной основе
Dr. Nicholas Büthe
Содержание
1. Теоретические основы:
пигменты, размалывание
пигментов
2. Продукты фирмы Мünzing
Chemie
3. Экспериментальные данные
4. Выбор продукта
BU FC / HL
2
1. Теоретические основы
Определение «пигменты»
Красящие вещества
Красители
Пигменты
растворимы в среде
нерастворимые в среде частицы
Органические
всех оттенков
(напр. фталоцианиновые)
BU FC / HL
Неорганические
-двуокись титана
-наполнители
(CaCO3, тальк)
-окиси железа
-сажи
-ванадат визмута
(желтые оттенки)
для «спецАнтикоррозионные
эффектов»
напр. на основе цинка
напр. «металлик»,
перломутровы
3
1. Теоретические основы
Отражение, рассеивание, абсорбция
Film
пленка
покрытия
подлошка
Substrate
зеркальное
отражение
BU FC / HL
рассеивание
абсорбция
4
1. Теоретические основы
Состав пигментных порошков
первичные частицы
агломераты
BU FC / HL
агрегаты
флокулаты
5
1. Теоретические основы
Размер частиц
Относительная
поверхность
BU FC / HL
размер частиц [µm]
перв. частицы (oрг.)
0,001 – 0,007
агрегаты (oрг.)
агломераты (oрг.)
агломераты (неорг.)
наполнители
пигмент- гранулы
0,002 – 0,5
0,05 - 20
0,2 – 0,5
1 – 20
2000 - 5000
поверхность [м2/г]
неорг. пигменты и
наполнители
карбонат кальция
двуокись титана
орг. пигменты
фталоцианин (синий)
сажи
5 – 20
3–8
8 – 15
50 - 100
30 - 120
30 – 1600
6
1. Теоретические основы
Процесс размалывания пигментов
Смачивание
➮ снятие с поверхности пигментов адсорбированный воздух/ воду
Разрушение агломератов
➮ механическое диспергирование и разрушение агломератов
Стабилизация пигментной дисперсии
➮ уменьшение склонности к агломерации и флокуляции
агломерат в
виде порошка
заключенный
воздух
BU FC / HL
смаченный
агломерат
диспергированный
пигмент
агрегаты
7
1. Теоретические основы
Требования к диспергирующим добавкам
 смачивание гидрофобных пигментов
 замена воздуха и влаги
 поддержка процесса размалывания
 короткое время размалывания, оптимальный уровень размалывания
 стабилизация дисперсии пигментов
 стабильность интенсивности окраски, глянца и оттенка
 уменьшение вязкости при размалывания
 высокая дозировка пигмнта, текучесть
 совместимость с эмульсиями
 нет флокуляции или коагуляции, широкое пользование
 без влияния на свойства покрытия
 водостойкость, твердость пленки
BU FC / HL
8
1. Теоретические основы
Влияние характеристики пигмента
на его размалывание
- химический состав
- кристаллическая структура
- технология производства пигментов
- размер частиц, плотность
- поверхностная защита
все вне зависимости производителя ЛКМ
BU FC / HL
9
1. Теоретические основы
Средний размер частиц [µm]
Интенсивность окраски
и время размалывания
1,0
Phthalocyanine Blue
Pigment Blue 15.3
Monarch 71
Pigment Black 7
Pigment Green B
0,5
0
30
60
90
Время размалывания[[мин]]
BU FC / HL
10
1. Теоретические основы
Влияние размера частиц
 уменьшение размера частиц приведет к более интенсивной
окраске
 уменьшение размера частиц приведет к более лучшему
заполнению или более высокой прозрачности
 маленький размер частиц более склонен к флокуляции

необходима диспергирующая добавка для стабилизации дисперсии
 уменьшение размера частиц приведет к более высокой
вязкости

необходима диспергирующая добавка для уменьшения вязкости при
размалывании
 маленький размер частиц означает более большую удельную
поверхность
 необходимо больше диспергирующей добавки для заполнения
поверхности пигмента
BU FC / HL
11
1. Теоретические основы
Основные требования
к пигментной пасте
► без влияния на свойства ЛКМ
► регулируемая интенсивность окраски на высоком уровне
► стабильность при хранении
устойчиво против седментации и флокуляции (постоянная интенсивность
окраски)
► контролируемая вязкость, хорошое течение
перекачиваемо, возможность использования для автоматической дозировки
► совместимость с системой ЛКМ и со связующими
- нет отрицательного влияния на химические и физические свойства/
устойчивость системы
- сохранение технологоических свойств и стабильности при хранении ЛКМ
► экономия
высокая интенсивность окраски. Высокое содержание пигментов и / или
стандартизированная интенсивность окраски для всех тонов колировочной
системы
BU FC / HL
12
1. Теоретические основы
Какие возможные последствия ?
 плохая степень размалывания
 агрегаты и агломераты остаются в ЛКМ
 не равномерная окраска
 низкая интенсивность окраски
 флокуляция уже размаливанных пигментов
 плохая текучесть, потерие глянца, осаждение
 несовместимость с эмульсией / дисперсией
 уменьшение кроющей способности, плохое выравнивание
BU FC / HL
13
2. Продукты фирмы Münzing Chemie
Смачивающие и
диспергирующие добавки
 Смачивающие добавки
 METOLAT 285 / 288 / 355 / 388
 Диспергирующие добавки
 EDAPLAN 470 / 472 / 480 / 482
 METOLAT 514
 METOLAT 390 / 392 / 394
BU FC / HL
14
2. Продукты фирмы Münzing Chemie
Механизм диспергирующего действия
Электростатическая
стабилизация
На основе акриловых соединений
METOLAT 514
BU FC / HL
Стерическая стабилизация
Смачивающие добавки
METOLAT 285
METOLAT 288
METOLAT 355
METOLAT 388
15
2. Продукты фирмы Münzing Chemie
Полимерные диспергирующие добавки
из серии EDAPLAN®
комбинация акриловых полимеров с модификациями
ПАВ- и пигментосходных групп
- комбинирование электростатического и стерического
механизмов стабилизации
-
BU FC / HL
16
2. Продукты фирмы Münzing Chemie
Серия EDAPLAN® 470 & 480
EDAPLAN® 470
содержание активного вещества
растворитель
кислотное число*
EDAPLAN® 472
прибл. 50%
бутилдигликоль
110 mg KOH/g
75 mg KOH/g
* указанное количество нейтрализирующего агента рассчитано на продукт, как доставлен
EDAPLAN® 480
содержание активного вещества
растворитель
BU FC / HL
EDAPLAN® 482
прибл. 85%
H2O
17
2. Продукты фирмы Münzing Chemie
вязкость системы
Серия EDAPLAN® 470 & 480
определение в потребности добавки
* 10 мин. диспергирования
*
* *
*
концентрация диспергирующей добавки [%]
орг. пигменты
неорг. пигменты
сажа (черн.)
пигмент
30 - 40 %
60 - 70 %
10 – 20 %
EDAPLAN
5 – 30 %
1 – 10 %
20 – 60 %
AGITAN 731
0,5 %
0,5 %
0,5 %
консервант
0,1 %
0,1 %
0,1 %
деминер. вода
BU FC / HL
до 100 %
18
2. Продукты фирмы Münzing Chemie
Области применения продуктов
из серии EDAPLAN®
► как один продукт вместо смачивающей и диспергирующей
добавок непосредственно прямо в процесс прямого
диспергирования в производстве ЛКМ
► как высокоактивные смачивающие и диспергирующие добавки
рри производстве пигментных паст
► в свободно от органических растрворителей и латексных
связующих пигментных пастах
► как добавка повышающая совместимость в колировочных
системах (tinting)
BU FC / HL
19
2. Продукты фирмы Münzing Chemie
Преимущества применения продуктов
из серии EDAPLAN®
☺ универсальны и высокоэффективны и для орг-их и неорг-их пигментов
☺ более высокие показатели глянца
☺ более высокие показатели интенсивности окраски
☺ возможно использовать более высокие концентрации пигментов
☺ более высокая степень размалывания пигментов
☺ уменьшение вязкости в процессе размалывания
☺ возможное уменьшение концентрации связующего латекса
☺ уменьшение водочувствительности
☺ нет образования пены
☺ высокая совместимость со многими латексными связующими
☺ увеличение совместимости между ЛКМ и пигментных паст при
колировке
BU FC / HL
20
2. Продукты фирмы Münzing Chemie
EDAPLAN® в качестве агента
совместимости
Проблема:
Довольно часто лак / основная краска несовместим /а с готовыми
(коммерчески предлагаемыми на рынке) пигментными пастами
Решение
Использоввание полимерной диспергирующей добавки в основной краске
(лаке) для избежания «шока» при добавлении пигментных дисперсий
BU FC / HL
21
2. Продукты фирмы Münzing Chemie
Новые продукты из серии METOLAT®
Иногда и существует неоходимость отдельных специальных
диспергирующих добавок вместо одной универсальной,
особенно когда используют специальные типы пигментов для
определенных областей применения
► METOLAT® 390 для органических пигментов
► METOLAT® 392 для пигментов- саж (carbon black)
► METOLAT® 394 для прозрачных окисей желез
BU FC / HL
22
2. Продукты фирмы Münzing Chemie
METOLAT® 390






модифицированный полимерный продукт на основе природного сырья
анионный продукт
55 % активность, в воде
не содержащийся акрилов
рН около 5; предварительно нейтрализовано NH3
низковязкий раствор желтоватого света
Области применения
 диспергирующая/ стабилизирующая добавка для органических пигментов в среде
H2O
 идеально для пигментных паст и печатных красок на водной основе
 защита от флокуляции и пигментного «шока»
 оптимальное диспергирование при рН 7,5- 9
Основные характеристики

экономично

более высокая водостойкость


улучшение глянца
свободно от АРЕО
BU FC / HL
 хорошая совместимость со многими
связующими
 возможность разработки пигментных паст без
связующих
 увеличение интенсивности окраски
23
2. Продукты фирмы Münzing Chemie
METOLAT® 390
Рекомендации рецептур
Sunbrite
Yellow 12
(Sun
Chemical)
PY 12
демин. вода
31,3
AGITAN 731
0,5
Acticide MV
0,1
METOLAT 390
31,5
NH3 (25%)
1,6
порошок пигмента
35,0
90%
BU FC / HL
Sunbrite
Yellow 13
(Sun
Chemical)
PY 13
34,95
0,5
0,1
28,0
1,45
35,0
80%
PY 13
34,59
0,5
0,1
19,71
2,6
42,5
46,4%
Sunbrite
Yellow 65
(Sun
Chemical)
PY 65
31,29
0,5
0,1
31,5
1,61
35,0
90%
Sunbrite
Red 188
(Sun
Chemical)
PR 188
34,97
0,5
0,1
28,0
1,43
35,0
80%
24
2. Продукты фирмы Münzing Chemie
METOLAT® 390
Рекомендации рецептур
демин. вода
AGITAN 731
Acticide MV
METOLAT 390
NH3 (25%)
порошок пигмента
BU FC / HL
Symuler
Violet 23
Brilliant
Camine
(Sun
6B350SD
Chemical)
(Sun
Chemical)
PR 57:1 PR 57:1 HePV 23
36,81
37,1
31,3
0,5
0,5
0,5
0,1
0,1
0,1
26,25
24,3
31,5
1,34
3,0
1,6
35,0
35,0
35,0
75%
70%
90%
Heliogen
Green L
8730
(BASF)
Sunfast
Blue
15:3
(Sun
Chemical)
PG 7
PB 15:3
PB 15:3
0,5
0,1
0,5
0,1
25
2. Продукты фирмы Münzing Chemie
METOLAT® 392
 40 % активный высокомолекулярный сополимер
 слабо анионный
 не содержит APEO
Области применения
 оптимально для пигментов- саж (carbon black)
Основные характеристики





хорошая совместимость со многими связующими
возможность разработки пигментных паст без связующих
защита от флокуляции и пигментного «шока»
высокая интенсивность окраски
очень заметное уменьшение вязкости при размалывании пигментов
BU FC / HL
26
2. Продукты фирмы Münzing Chemie
METOLAT® 394
 40 % активный высокомолекулярный сополимер
 слабо анионный
 не содержит APEO
Области применения
 оптимально для прозрачных пигментов окиси железа
Основные характеристики





хорошая совместимость со многими связующими
возможность разработки пигментных паст без связующих
защита от флокуляции и пигментного «шока»
улучшение спецэффектов прозрачности
повышение стабильности пигментных паст при хранении
BU FC / HL
27
3. Экспериментальные данные
Оборудование для
размалывания пигментов I
Дисольвер
BU FC / HL
Torusmill
28
3. Экспериментальные данные
Оборудование для
размалывания пигментов II
Bead mill
Inline Turax
Другие
- мелница трех роликов
- песчанная мелница
- Shaking machine
(лаборатория SCANDEX)
BU FC / HL
29
3. Экспериментальные данные
Измеряемые параметры
 интенсивность окраски
 глянец и помутнение
 реология и консистенция
 кроющая способность или
прозрачность
 равномерность окраски
 пенообразование
 свойства пленки (водостойкость,
твердость)
BU FC / HL
30
3. Экспериментальные данные
Глянец и помутнение
Интенсивность окраски
(отражение)
при 20° глянцевые системы
при 60° полуглянцевые системы
при 85° водоэмульсионные краски для внутри
BU FC / HL
31
3. Экспериментальные данные
Гомогенность оттенка и флокулляция
BU FC / HL
32
3. Экспериментальные данные
Прямое размалывание:
белый глянцевый лак
Оригиналь
Рец. № 1
Вода
Дисперг. добавка
Смачив. добавка
EDAPLAN 470
Dowanol DPnB
Гликоль пропилена
аммония 25%
AGITAN 230
Kronos 2190
2,10
1,00
0,30
0,20
2,90
0,10
0,20
24,00
2,65
0,75
0,20
2,90
0,10
0,20
24,00
латекс DA 62 NA
AGITAN 230
вода
Dowanol DPnB
TAFIGEL PUR 80
TAFIGEL PUR 41
65,00
0,10
1,00
1,70
1,20
0,20
65,00
0,10
1,00
1,70
1,20
0,20
Gloss (60°)
49,9
85,8
визуальная оценка
после диспергиров.
плотность
Оригиналь
Рец. № 1
пена
мало пены
1,14 g/ml
1,25 g/ml
содержание воздуха[%]
AGITAN 230
AGITAN 650
AGITAN 760
4,1
4,7
4,7
0,6
3,1
0,4
4,50
Pa*s
4,00
Pрец. № 1
3,50
Оригиналь
3,00
2,50
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00
21
BU FC / HL
137
910
33
1/s
3. Экспериментальные данные
Почему использовать EDAPLAN®
при прямом размалывании ?
 увеличение показателя глянца
 нет влияния на эффективность HEUR – МР
 образуется очень мало пены
 синергетический эффект с действием пеногасителя
 нет проблем в колировочных системах
 требуется только одна добавка: диспергирующая
 повышение кроющей способности
BU FC / HL
34
3. Экспериментальные данные
Пигмент Heliogrün L 8730
15%
20%
25%
35%
45%
50%
демин. вода
59,8
57,05
55,3
51,9
48,4
46,65
EDAPLAN 480*
5,25
7,0
8,75
12,25
15,75
17,5
AGITAN 731
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
Acticide MV
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
Bentone LT
0,35
0,35
0,35
0,25
0,25
0,25
Фталоцианин зеленный
35,0
35,0
35,0
35,0
35,0
35,0
100,0
100,0
100,0
100,0
100,0
100,0
количество EDAPLAN 480 рассчитано в зависимости от концентрации пигмента
BU FC / HL
35
3. Экспериментальные данные
Пигмент Heliogrün L 8730
Прозрачный лак на основе
Joncryl 8300
Белая краска на основе
Acronal 290 D
Paste of Heliogen Green L 8730 in Joncryl 8300 lacquer
140
9
120
8
Colour strength(int.)
7
Rub-Out (DE)
100
6
80
5
60
4
Gloss (20°)
40
3
Haze
2
Colour strength (int.)
20
1
0
15%
20%
25%
35%
45%
50%
0
15%
20%
25%
35%
45%
50%
количество EDAPLAN 480 рассчитано в зависимости от концентрации пигмента
BU FC / HL
36
3. Экспериментальные данные
Вывод: Почему использовать
EDAPLAN® для пигментных паст ?
☺ высокая совместимость со многими разными латексными
связующими
☺ универсально используемые добавки
☺ высокоэффективные добавки для органических и
неорганических пигментов
☺ необходима только низкая концентрация
☺ высокая степень интенсивности окраски
☺ возможны высокие концентрации пигментов
BU FC / HL
37
3. Экспериментальные данные
METOLAT® 390
конкурент EDAPLAN 480 METOLAT 390 METOLAT 390
+ NH3
демин. вода
37,65
29,9
26,9
AGITAN 731
0,5
0,5
0,5
Acticide MV
0,1
0,1
0,1
EDAPLAN 480
14,25
METOLAT 390
22,0
22,0
NH3 (25%)
3,0
Pigment Blue 15:3
47,5
47,5
47,5
47,5
% акт. на пигмент
25,5%
25,5%
25,5%
значение рН
6,8
7,4
4,0
10,2
KU после 1 нед. при 20°C
69,7
65,2
60,9
59,1
Печатная краска на основе Joncryl 90
- вода для устан. вязкости
+ 2%
+ 7%
+ 5%
+ 10%
- интенсивн. окраски
100%
91,7%
97,4%
106,1%
(интег.)
- глянец (60°)
25,6
26,2
25,0
28,2
Печатная краска- образец клиента
- вода для устан. Вязкости
+ 7%
+ 8%
- интенсивн. окраски
100%
84,3%
101%
110,9%
(интег.)
- глянец (60°)
28,7
26,5
28,2
31,9
Pigment Blue 15:3
BU FC / HL
38
3. Экспериментальные данные
METOLAT® 390
(Pigment Blue 15:3)
40
38
100
36
34
80
32
60
30
28
40
глянец (60°)
интенсивность окраски(%)
120
26
24
20
22
0
20
ref
EDAPLAN 480
Farbstärke (Kundenm.)
BU FC / HL
Farbstärke (J 90)
METOLAT 390
METOLAT 390 + NH3
Glanz 60° (Kundenm.)
Glanz 60° (J 90)
39
3. Экспериментальные данные
METOLAT® 390
Pigment Red 57:1
демин. вода
AGITAN 731
Acticide MV
EDAPLAN 480
METOLAT 390
NH3 (25%)
Pigment Red 57:1
% акт. на пигмент
значение рН
KU после 24 ч. при 20°C
Заготовка 1 (let down)
- интенсивн. окраски (интег.)
- глянец (60°)
Заготовка 2 (let down)
- интенсивн. окраски (интег.)
- глянец (60°)
BU FC / HL
EDAPLAN 480 METOLAT 390 METOLAT 390
+ NH3
48,65
40,06
37,06
0,5
0,5
0,5
0,1
0,1
0,1
15,75
24,34
24,34
3,0
35,0
35,0
35,0
38,25%
38,25%
38,25%
7,6
4,9
9,9
52,7
58,9
76,3
28,9%
23,3
31,43%
21,8
33,6%
27,7
29,46%
24,2
24,89%
25,8
30,08%
25,7
40
3. Экспериментальные данные
40
34
35
32
30
30
25
28
20
26
15
глянец 60°
Интенсивность окраски (%)
METOLAT® 390
(Pigment Red 57:1)
24
10
5
22
0
20
EDAPLAN 480
METOLAT 390
METOLAT 390 + NH3
colour strength (Letdown 1) colour strength (Letdown 2) gloss 60° (Letdown 1) gloss 60° (Letdown 2)
BU FC / HL
41
4. Выбор продукта
Рекомендации применения
Органические
пигменты
Неорганические
пигменты
Смесь пигментов
(орган. и неорган.)
латекссодержаща
яоснова для
расстирания
 EDAPLAN
 METOLAT 388
 METOLAT 288
 EDAPLAN
 METOLAT 388
 METOLAT 288
 EDAPLAN
 METOLAT 388
 METOLAT 288
Безлатексные
основы для расст.
 EDAPLAN
 EDAPLAN
 METOLAT 388
 METOLAT 514
 EDAPLAN
Латекссодержащи
е пигментные
пасты
 EDAPLAN
 METOLAT 388
 EDAPLAN
 METOLAT 388
 METOLAT 288
 EDAPLAN
 METOLAT 388
Безлатексные
пигментные пасты
 EDAPLAN
 EDAPLAN
 METOLAT 388
 METOLAT 514
 EDAPLAN
Добавка
совместимости
при колировке
 EDAPLAN
 METOLAT 388
 METOLAT 288
 EDAPLAN
 METOLAT 388
 METOLAT 288
 EDAPLAN
 METOLAT 388
 METOLAT 288
BU FC / HL
42