در ابتدا باید بگوییم که پیگمنت‌ها در واقع موادی هستند که به صورت رنگی در پوشش‌ها، لاک‌ها و جوهرهای چاپ استفاده می‌شوند. وظیفه اصلی آنها این است که بر روی سطح مورد نظر رنگ و پوشش ایجاد کنند. پیگمنت‌ها در فرایند دیسپرس شدن با پراکنده و معلق شدن درون مایعاتی مانند رزین‌ها و حلال‌ها مورد استفاده قرار می گیرند.
دیسپرس شدن پیگمنت‌ها یکی از مراحل اصلی در تولید رنگ‌های پوششی و لاک‌ها است. در این مرحله انتخاب مناسب پیگمنت و مواد افزودنی به همراه بهینه‌سازی شرایط دیسپرس شدن، تأثیر بسزایی در بازده خط تولید، عملکرد، کیفیت و ویژگی‌های نهایی محصول دارد. این عوامل نقش مهمی را در جلوگیری از مشکلات بالقوه در طول نگهداری و استفاده از این محصولات ایفا می‌کنند.
به طور کلی، انتخاب پیگمنت‌ها باید با توجه به نیازهای محصول و خواص مورد انتظار، مانند مقاومت در برابر روشنایی، حرارت، شرایط آب و هوایی و مقاومت شیمیایی صورت بگیرد. همچنین مواد افزودنی مانند مواد پرکننده، مواد روان‌کننده و مواد محافظ می‌توانند در بهبود خواص دیسپرس شدن پیگمنت‌ها و بهبود کیفیت نهایی محصول نقش داشته باشند.
بنابراین می توان گفت انتخاب و بهینه‌سازی پیگمنت‌ها و مواد افزودنی در مرحله دیسپرس شدن از اهمیت بالایی برخوردار است و می‌تواند تأثیر مستقیمی بر روی عملکرد و کیفیت نهایی محصولات تولیدی داشته باشد. همچنین از مشکلات احتمالی در فرایند نگهداری و استفاده از این محصولات جلوگیری نماید.
پیشنهاد مطالعه: پیگمنت ترموکرومیک یا حرارتی چیست؟
فرایند دیسپرس شدن پیگمنت ها
فرایند دیسپرس شدن پیگمنت‌ها شامل تر کردن و شکستن ذرات پیگمنت‌ها، پراکنده و پایدار کردن آنها می باشد. هدف اصلی این فرایند ایجاد توزیع یکنواخت و پایدار پیگمنت‌ها در مایعات افزودنی است.
در فرمولاسیون لاک‌ها و پوشش‌های رنگی، تفاوت کشش سطحی بین مایعات تر کننده و مواد پراکنده کننده با کشش سطحی مواد جامد یا پیگمنت‌ها می‌تواند مشکلاتی ایجاد کند. به طور کلی، پیگمنت‌ها دارای خواص هیدروفوبیک (گریز از آب) هستند در حالی که مایعات افزودنی معمولاً خواص هیدروفیلیک (جذب آب) دارند. این تفاوت در خواص سطحی میان مواد می‌تواند باعث تجمع پیگمنت‌ها در محیط مایع شود و منجر به تشکیل توده‌ها یا رسوبات غیرمطلوب و نا مناسب گردد.
برای دستیابی به یک دیسپرسیون مناسب و پایدار معمولاً از مواد پراکنده کننده و مواد تر کننده استفاده می‌شود. مواد پراکنده کننده (مانند مواد پراکنده کننده سطحی) به طور فعال به سرمایه‌گذاری ذرات پیگمنت کمک می‌کنند و آنها را پراکنده و منفرد نگه می‌دارند.
مواد ترکننده به عنوان ماده واسطه بین مایعات افزودنی و پیگمنت‌ها عمل می‌کنند و تر بودن و جریان‌پذیری مایعات را افزایش می‌دهند. استفاده از مواد پراکنده کننده و مواد تر کننده مناسب و بهینه‌سازی شرایط فرایند دیسپرس شدن، می‌تواند به ترکیبی یکنواخت و پایدار از پیگمنت‌ها در مایعات افزودنی منجر شود. این امر به دقت و توانایی پیگمنت‌ها در پراکنده شدن و همچنین اندازه و سطح ذرات پیگمنت‌ها بستگی دارد. هدف نهایی این فرایند، دستیابی به یک دیسپرسیون پایدار و با کیفیت است که در بلند مدت نیز پراکنده باقی بماند و از مشکلات احتمالی نگهداری و استفاده از محصولات جلوگیری کند.
پیشنهاد مطالعه: انواع مستربچ های افزودنی که در تولید نایلون به کار می روند
مرحله تر کردن (Wetting)
فرآیند تر کردن (wetting) پیگمنت‌ها مهم‌ترین مرحله در فرآیند دیسپرس شدن آنها است. آگلومره‌ها یا توده‌های نرم پیگمنتی که به صورت اولیه تهیه می‌شوند، معمولاً شامل ذرات پیگمنت اصلی، هوا و رطوبت هستند. این ذرات به شکل گلوله‌های نامنظم، متخلخل و به اندازه‌های مختلف (میلی‌متر و میکرون) تشکیل می‌شوند. هنگامی که مایع تر کننده با آگلومره‌ها در تماس قرار می‌گیرد، این مایع جایگزین رطوبت و هوا در فضای میان ذرات می‌شود.
کارایی تر کردن به تفاوت کشش سطحی بین پیگمنت‌ها به عنوان مواد جامد و مایع تر کننده و ویسکوزیته (گرانروی) مخلوط نهایی بستگی دارد. برای اینکه مرحله تر کردن به شکل مناسبی انجام شود، کشش سطحی مایع تر کننده باید کمتر از انرژی آزاد سطح ذرات پیگمنت باشد. به عبارت دیگر مایع تر کننده باید توانایی نفوذ و تراکم بین ذرات پیگمنت را داشته باشد.
در سیستم‌های تر کننده بر پایه حلال، این مهم است که یک حلال مناسب با ویژگی‌هایی مانند کمترین تنش سطحی نسبت به پیگمنت‌ها انتخاب شود. به عبارت دیگر سطحی حلال‌ها در مقایسه با تنش سطحی آب کمتر است. بنابراین استفاده از حلال‌های آگلومره‌سازی سریع‌تر است و کارایی بیشتری در فرآیند تر کردن پیگمنت‌ها دارد.
در مجموع انتخاب روش‌های تر کردن مناسب و استفاده از مایع تر کننده با کشش سطحی کمتر از انرژی آزاد سطح ذرات پیگمنت می‌تواند به ترکیبی یکنواخت و پایدار از پیگمنت‌ها در مایعات افزودنی منجر شود.
مرحله شکستن آگلومره ها و جدا سازی
پیوند بین ذرات در آگلومره‌ها در مرحله شکستن و جدا سازی قدرت کمتری داشته و ذرات پیگمنت به یکدیگر متصل هستند. در این مرحله با اعمال نیروها و ضربه‌ها، انرژی به سیستم تزریق می‌شود تا پیوند بین ذرات آگلومره شکسته شده و ذرات با ابعاد کوچکتری تشکیل شوند. در شرایط ایده‌آل این ذرات به ابعاد اولیه پیگمنت برمی‌گردند. این فرآیند باعث افزایش سطح تماس بین مایع پراکنده کننده و ذرات پیگمنت می‌شود. اگر آگلومره‌ها به درستی شکسته و جدا شوند و در مایع پراکنده قرار گیرند، شدت رنگ تولید شده، براقیت و قدرت پوشش آن افزایش پیدا می کند.
در این مرحله، استفاده از تیغه‌های با قدرت برشی بالا (مانند تیغه‌های Cowl) می‌تواند مفید و موثر واقع شود. این تیغه‌ها با توانایی برش و شکستن آگلومره‌ها، در فرآیند شکستن و جدا سازی آگلومره‌ها بهبود حاصل می‌کنند. به طور کلی، تیغه‌های با قدرت برشی بالا می‌توانند نیروهای برشی قوی را به آگلومره‌ها اعمال کرده و پیوندهای بین ذرات را شکسته و ذرات را جدا سازی کنند.
استفاده از تیغه‌های Cowl و سایر ابزارها با قدرت برشی بالا، به عنوان یکی از روش‌های مرسوم در فرآیند شکستن آگلومره‌ها مطرح می‌شود. این ابزارها باعث بهبودی در ترکیب پیگمنتی شده و باعث افزایش کیفیت و خواص نهایی رنگ‌ها می‌شوند.
پیشنهاد مطالعه: معرفی اجزای دستگاه تولید مستربچ
پراکنده کردن ذرات پیگمنت (Dispersion) و پایدار سازی آنها (Stabilization)
سیستم در فرآیند شکستن و پراکنده کردن ذرات پیگمنت، انرژی دریافت کرده و سعی می‌کند این انرژی را در طول زمان بازگردانده و به حالت اولیه با انرژی کمتر برگرداند اما در طول زمان ذرات پیگمنت به یکدیگر پیوند می خورند و ذرات بزرگتری که به آنها فلیکولات (Flocculates) می‌گویند را تشکیل می‌دهند.
این موضوع در بلند مدت می‌تواند منجر به کاهش کیفیت رنگ‌پوش‌ها و لاک‌ها شود، در این مورد می توانیم کاهش براقیت و استحکام آنها را می مثال بزنیم. همچنین ویژگی‌های فیزیکی مانند روانی و سیالیت آنها نیز تحت تأثیر قرار می‌گیرند. بنابراین در مرحله دیسپرس کردن ذرات پیگمنت، باید عوامل مؤثر بر پایداری مانند قابلیت پراکندگی ذرات پیگمنت، انرژی ورودی، ترکیبات فرمولاسیون و تعاملات بین پیگمنت‌ها را کنترل کرد. این کنترل به منظور افزایش احتمال ایجاد محصولات پایدار صورت می‌گیرد.
به طور کلی، برای پایدار سازی پیگمنت‌ها و جلوگیری از فلیکولاسیون آنها از عواملی مانند استفاده از مواد دیسپرس کننده، تنظیم انرژی ورودی، استفاده از ترکیبات فرمولاسیون مناسب و کنترل تعاملات بین پیگمنت‌ها استفاده می‌شود. همچنین، استفاده از تکنیک‌های مکانیکی مانند آسیاب کردن و خمیرسازی نیز می‌تواند در پایدار سازی پیگمنت‌ها مفید باشد.
کلام آخر
در نتیجه، برای دستیابی به محصولات پایدار با عملکرد بهینه در حوزه رنگ‌های پوششی، جوهرهای چاپ و لاک‌ها، عوامل مختلفی باید در نظر گرفته شوند. انتخاب پیگمنت‌های مناسب که دارای قابلیت پراکنده شدن و پایداری باشند، از اهمیت بالایی برخوردار است. همچنین افزودنی‌های مناسب برای بهبود خواص پیگمنت‌ها و استفاده از ابزارهای مناسب برای پراکنده سازی کامل پیگمنت‌ها نیز ضروری است. با رعایت این عوامل می‌توان به محصولاتی با رنگ‌پوشی بهتر، استحکام بالا، روان بودن و سیالیت مناسب دست پیدا کرد. توجه به این جنبه‌ها در فرآیند تولید و فرمولاسیون محصولات رنگ‌های پوششی، جوهرهای چاپ و لاک‌ها می‌تواند به بهبود کیفیت و عملکرد این محصولات کمک کند.
بدون دیدگاه