افزودنیهای خیس کننده و پخش کننده

 

عملکرد افزودنی های ترکننده و دیسپرس کننده در رنگ ها
Performance of Wetting and Dispersing Additives
نگار ابوالحسنی ، شرکت رنگ سازی تهران اورانوس
Abolhasani_negar@yahoo.com

 

چکیده

یکی از مهمترین مراحل تولید پوشش های رنگی ( دارای پیگمنت ) توزیع یکنواخت پیگمنت های جامد در محمل می باشد که اگر به خوبی صورت نگیرد، اثرات نا مطلوبی در رنگ نهایی به دنبال دارد. از آن جمله می توان به تجمع مجدد ذرات پیگمنت، کاهش براقیت، تغییر فام، روآمدگی پیگمنت، تشکیل سل بنارد و ته نشینی اشاره کرد. همچنین بر روی خواص رئولوژیکی مانند شره کردن و عدم هم ترازی تاثیرگذار خواهد بود. جهت جلوگیری از بروز این مشکلات در مرحله باز کردن پیگمنت درون محمل از ادتیوهای ترکننده و دیسپرس کننده استفاده می شود. بنابراین دانستن اطلاعات کافی در مورد این ادتیوها به انتخاب نوع و همچنین تعیین میزان مصرف آن ها کمک کرده و از ایجاد معایب مطرح شده جلوگیری می شود. در این مقاله سعی شده است که اطلاعاتی راجع به ساختار، عملکرد و میزان مصرف این نوع ادتیو ها ارائه گردد.

مقدمه

کلوخه های پیگمنت (aggregate) شامل ذرات پیگمنت است که در فضای بین آن ها هوا ورطوبت قرار دارد. در فرایند آسیاب کلوخه ها از نظر اندازه کوچک می شوند و در حالت ایده ال، به ذرات اولیه تولید خود تبدیل می شوند. تک ذرات پیگمنت از لبه ها و گوشه ها در تماس با یکدیگر هستند، نیروهای بین آن ها نسبتا کوچک بوده و می توان با کمک تجهیزات سنتی ( مانند میکسر ها ) بر این نیروها غلبه کرد. بر عکس کلوخه ها بسیار فشرده تر و سخت تر هستندکه بایستی نیروی بین آن ها  شکسته و به ذرات اولیه تبدیل شوند، در این مورد لازم است تا از ادتیوهای دیسپرس کننده استفاده شود.

 
شکل 1 : عیوب احتمالی رنگ در نتیجه پخش شوندگی ناقص پیگمنت در رزین

در مرحله دیسپرس شدن (پخش شدن) پیگمنت، با انرژی وارده به سیستم ، اندازه ذرات کوچکتر شده و فاصله بین آن ها بیشتر می گرددکه این فاصله با محلول رزین پر می¬شود. سپس سیستم تمایل دارد که انرژی دریافتی را آزاد کند تا به حالت انرژی پایین تر (پایداری ) برسد. به همین دلیل تمایل برای بازگشت به حالت اول ( فلوکوله شدن ) وجود دارد و به دنبال آن اثرات منفی مانند رنگ پریدگی، کاهش براقیت و تغییرات  رئولوژیکی اتفاق می افتد. از نظر ساختاری، فلوکوله شدن شبیه توده ای شدن می باشد، با این تفاوت که فضای بین ذرات پر شده از رزین است نه هوا.      

   
 فرایند دیسپرس شدن     Dispersing Process

فرایندهای مختلفی که در طی باز شدن (آسیاب شدن ) پیگمنت ها اتفاق می افتد به سه مرحله تقسیم بندی می شود : مرحله اول: در این مرحله تمامی هوا و رطوبت از فضای بین پیگمنت ها خارج شده و با محلول رزین جایگزین شده است. حد فاصل جامد/گاز (پیگمنت/هوا) به مرز جامد/مایع ( پیگمنت/ محلول رزین) انتقال می یابد. محلول رزین بایستی به فضای بین توده ها (الیگومرها ) نفوذ پیدا کند. مرحله دوم:  مرحله آسیاب پیگمنت ها است. با کمک انرژی مکانیکی (فشار و نیروهای برشی ) توده ها شکسته شده و از نظر اندازه کوچک می شوند. مرحله سوم: پیگمنت دیسپرس شده بایستی پایدار شود تا از تشکیل مجدد توده ها (فلوکوله ها) جلوگیری شود. در مرحله پایانی، با به کارگیری تکنیک های خاص، ذرات پیگمنت در فاصله مناسب از یکدیگر قرار گرفته تا با هم تماس نداشته باشند.
مرحله 1(خیس کردن ) و 3(پایدارسازی) می تواند با کمک ادتیوها انجام گیرد. ادتیوهای ترکننده، خیس کردن توده های پیگمنت را به وسیله رزین تسریع می کنند. ادتیوهای دیسپرس کننده پایداری پیگمنت های پخش شده را بهبود می بخشد. برخی ادتیوها می توانند هر دو این موارد را انجام دهند.

                                     
            شکل 2 : پخش شوندگی پیگمنت                                               شکل 3 : مراحل پخش شدن پیگمنت در محمل

عملکرد ادتیوهای ترکننده و دیسپرس کننده

الف- ادتیوهای ترکننده: تر کردن الیگومرها با محلول رزین به فاکتورهای زیر بستگی دارد: پلاریته (قطبیت) سطح پیگمنت و محلول بایندر، ویسکوزیته فاز مایع، همچنین هندسه فضاهای خالی بین ساختار الیگومرها. کشش سطحی در محل¬هایی که ادتیوهای خیس¬کننده بین سطوح پیگمنت و محلول رزین قرار می¬گیرند، نیز از اهمیت ویژه¬ای برخوردار است. ادتیو ترکننده می¬تواند ترکیبی باشد که تنش بین مولکولی را کاهش و در نتیجه، فشار پخش شوندگی را افزایش ¬دهد. موادی با ساختار قطبی، مواد دارای گروه آبدوست متصل به ساختارهای قطبی و موادی با عناصر آب¬گریز در یک مولکول، چنین فعالیت بین مولکولی (مهاجرت ادتیوهای خیس کننده به سطح بین پیگمنت / محلول بایندر) را ایجاد می کنند. از نظر شیمیایی ادتیوهای خیس کننده می¬توانند به دو نوع یونی و غیر یونی تقسیم بندی شوند؛ در عین حال که  نوع اتصال بخش قطبی و یا غیر قطبی با زنجیرهای هیدروکربنی نیز بسیار مهم است.

ب-  ادتیوهای دیسپرس کننده : ادتیوهای دیسپرس کننده جذب سطح پیگمنت شده و از طریق دافعه الکترواستاتیکی و یا ممانعت فضایی فاصله مناسب را بین پیگمنت ها ایجاد می کنند؛‌ بنابراین تمایل به توده ای شدن مجدد و غیر کنترل شده کاهش می یابد.

مکانیسم پایدارسازی

الف : دافعه الکترواستاتیکی    Electronic Repulsion

ذرات پیگمنت در رنگ مایع در روی سطح خود بار الکتریکی حمل می¬کنند. با استفاده از ادتیوها، امکان افزایش بار و بنابراین، امکان خنثی شدن بار به وجود می¬آید. یون های حامل بار در مجاورت سطوح پیگمنت (در فاز مایع ) تجمع می کنند، بنابراین لایه دوگانه الکتریکی تشکیل می¬گردد و پایداری با افزایش ضخامت این لایه افزایش می¬یابد. مکانیسم پایدارسازی با دافعه الکترواستاتیکی بخصوص در سیستم های لاتکس (پایه آب) اتفاق می¬افتد.

 
شکل 4 : دافعه الکترواستاتیکی در مکانیسم پایدارسازی

از نظر شیمیایی،‌ ادتیوها برای دیسپرس کنندگی در چنین سیستم هایی، محصولات پلی الکترولیت با وزن مولکولی بالا می¬دهند که شامل بارهای الکتریکی در زنجیرهای اطراف هستند. علاوه بر پلی¬فسفات ها، بسیاری از مشتقات پلی کربوکسیلیک اسیدها به عنوان پلی¬الکترولیت¬ها در صنعت پوشش به کار می¬روند. پلی¬الکترولیت ها بر روی سطح پیگمنت جذب شده، و تدریجا بارهایشان را به ذرات پیگمنت منتقل می¬کنند. با دافعه الکترواستاتیکی بین پیگمنت¬های با بار یکسان، تمایل به تجمع دوباره (فلوکوله شدن) کاهش یافته و سیستم پایدار می¬شود. به دلیل ساختار شیمیایی آن ها، چنین ادتیوهایی نقش خیس کنندگی ندارند، بنابراین لازم است تا در کنار ترکننده¬ها بکار روند.

ب : ممانعت فضاییSteric Hindrance

ادتیوهای دیسپرس کننده که از طریق ایجاد ممانعت فضایی عمل می¬کنند، دو شکل ساختاری خاص از خود نشان می¬دهند: دسته اول شامل یک یا بیشتر گروه¬های پیگمنت دوست (Pigment Affinic Group)  یا گروه¬های درگیر کننده (Anchor)  و یا گروه¬های چسبنده هستند، که همگی با قدرت جذب قوی به صورت دوگانه به پیگمنت می-چسبند. دسته دوم شامل زنجیرهای رزین- سازگار (Resin-Compatible Chain) با ماهیت هیدروکربنی هستند که پس از جذب سطحی ادتیو به پیگمنت، داخل محمل رزین و در اطراف پیگمنت گسترده شده و پیگمنت¬ها را تا جایی که امکان دارد از هم دور می¬کنند. این لایه از مولکول های ادتیو که جذب سطحی شده¬اند، با رها کردن زنجیرها باعث پایداری آنتروپی می شوند.

                                                                    
 شکل 5 : ساختار کلی ادتیوهای دیسپرس کننده                         شکل 6 : ممانعت فضایی در مکانیسم پایدارسازی

پایداری مطرح شده در بالا، با برهم¬کنش قطعات پلیمری ادتیوها با پلیمرهای رزین بیشتر شده به طوری که کاملا در هم پیچیده می¬شوند و دور ذرات پیگمنت گسترش می¬یابند. این مکانیسم پایداری در سیستم¬های پایه حلالی که شامل رزین¬های پایه حلال هستند اتفاق می¬افتد. ادتیوها با چنین ساختار خاص که دارای گروه¬های دوستدار پیگمنت (قطبی) و زنجیر رزین- سازگار (غیر قطبی) هستند خواص سطح فعال (فعال-سطح) از خود نشان می¬دهند. به بیان دیگر آن ها تنها پایدار کننده پیگمنت نیستند و به عنوان ادتیو ترکننده نیز عمل می کنند.
 
  شکل 7 : توده ای شدن کنترل شده

طبقه بندی ادتیوهای تر کننده و دیسپرس کننده

یکی از روش های منطقی طبقه بندی ادتیوهای تر کننده و دیسپرس کننده توجه به ساختار شیمیایی و گروه های پیگمنت دوست آن هاست.
الف: ادتیوهای تر کننده و دیسپرس کننده پلیمری ، با جرم مولکولی کم
Low-Molecular weight Polymeric Wetting and Dispersing Additives
درساختار آن¬ها یک یا چند گروه پیگمنت دوست خاص و تعدادی ساختارهای زنجیری شبه رزین وجود دارد . چنین ادتیو هایی پلیمرهای با جرم مولکولی کم هستند که برروی سطح پیگمنت جذب سطحی می¬شوند و عمل غیر توده ای شدن را با ممانعت فضایی انجام می دهند.
ب: ادتیوهای تر کننده و دیسپرس کننده با جرم مولکولی بالا
High-Molecular weight Polymeric Wetting and Dispersing Additives
تاثیرگذاری یک ادتیو بستگی به مقاومت و دوام جذب سطحی ایجاد شده روی پیگمنت دارد . خواص سطحی ذرات پیگمنت، در میزان تاثیرگذاری ادتیو، مهم و بحرانی است . پیگمنت های معدنی بصورت یونی ساخته می شوند و پلاریته سطحی نسبتاً بالایی دارند، بنابراین جذب سطحی ادتیوها به آن ها آسان است. در پیگمنت های آلی، کریستال های پیگمنت بصورت مولکول های منفرد هستند که خودشان غیرقطبی می باشند، در نتیجه، پیگمنت های آلی سطوح بسیار غیرقطبی دارند و جذب سطحی مناسب ادتیوها به آن¬ها سخت تر است. لذا با ادتیوهای دیسپرس کننده مرسوم پایدار نمی گردند. دراینگونه پیگمنت ها از ادتیوهای پلیمری با جرم مولکولی بالا استفاده شود.

 شکل 8 : ادتیو های پخش کننده با جرم مولکولی بالا

تفاوت این نوع ادتیوهای پلیمری با جرم مولکولی بالا و ادتیوهای پلیمری با جرم مولکولی کم این است که با داشتن جرم مولکولی بسیار بالا مانند یک رزین عمل می کنند. بعلاوه، جدیدترین نوع آن¬ها شامل تعداد بیشتری گروه¬های جاذب پیگمنت هستند و بدلیل نوع ساختار، چنین ادتیوهایی می توانند لایه های جذب سطحی پایدارتر و با دوام تری روی پیگمنت های آلی تشکیل دهند. پایدارسازی در این نوع ادتیو از طریق ایجاد ممانعت فضایی زنجیرهای پلیمری صورت می گیرد. پایداری بهینه هنگامی اتفاق می افتد که زنجیرهای پلیمری ادتیو که مانند بادبان بازشده اند، با محلول رزین محیط اطراف سازگار باشند. اگر چنین سازگاری وجود نداشته باشد زنجیرهای پلیمری سقوط می کنند، بنابراین ممانعت فضایی ایجاد نشده و در نتیجه پایداری از بین می¬رود. مقدار مصرف ادتیوهای پلیمری با جرم مولکولی بالا بیشتر از ادتیوهای پلیمری با جرم مولکولی کم می باشد. اگرچه این نوع ادتیوها (با جرم مولکولی بالا) برای پیگمنت های آلی طراحی شده اند ، می توانند بطور یکسان در پیگمنت های  معدنی نیز بکار روند.

تقسیم بندی دیگر، که معمولا در کاربرد آن ها مفید می باشد، ایجاد حالت توده ای شدن کنترل شده (controlled flocculated)یا غیر توده ای شدن(deflocculated) است که در ادامه بطور مختصر بحث می گردد.

الف : ادتیوهای غیر توده ای کنندهDeflocculating Additives

غیر توده ای شدن رفتار جریانی نسبتا نیوتنی با کاهش ویسکوزیته ایجاد می کند. این نوع رفتار جریانی باعث ایجاد بار زیاد روی پیگمنت می شود. به دلیل اندازه فوق العاده کوچک ذرات پیگمنت باز شده، براقیت بالا حاصل شده و قدرت رنگ دهی افزایش می یابد، همچنین، شفافیت و پوشش با توجه به نوع آن (ترانسپارنت یا پوششی) بهتر می¬شود. غیر توده ای شدن کامل در نحوه کاربرد پیگمنت و قیمت تمام شده مهم می باشد. همچنین درجه توده ای شدن روی فام یا قدرت تینت نیز تاثیرگذار است. برای مثال، اگر یک سیستم تمایل به ته نشینی در حین انبارداری داشته باشد، شیفت رنگی (تغییر فام) اتفاق می افتد. این موارد در رنگ رویه از اهمیت خاصی برخوردار است.

ب: ادتیوهای توده ای کننده کنترلی   Controlled Flocculation

عبارت توده ای شدن ( تجمع ذرات) معمولاً یک عبارت منفی تلقی می گردد، به هرجهت بهتر است بجای آن از واژه تجمع کنترل شده استفاده شود . بدون ادتیوها و درتوده ای شدن های غیر کنترل شده برخورد مستقیم پیگمنت¬ها با یکدیگروجود دارد. در حالیکه در توده ای شدن های کنترل شده برخورد مستقیم پیگمنت – پیگمنت وجود ندارد ومولکول های ادتیو همیشه بین ذرات پیگمنت قرار دارند. اگرچه توده ای شدن غیرکنترل شده معمولاً ناخواسته است، فلوکوله شدن کنترل شده می تواند بصورت هدفمند انجام گیرد که اثرات خاصی در سیستم پوشش بدست آید. در حالت توده ای شدن کنترل شده ساختارهای سه بعدی تشکیل می شوند که باعث ایجاد حالت تیکسوتروپی در پوشش می¬شود. درمیان این ساختارها، ویسکوزیته پایدار معمولاً بالا است. با به کار بردن نیروهای برشی، ساختارهای سه بعدی (توده¬های پیگمنت ) می شکنند و باعث کاهش ویسکوزیته می شوند. بدنبال حذف نیروهای برشی توده ها دوباره ساخته می شوند. چنین رفتار رئولوژیکی می تواند اثر مثبت روی خواصی مانند شره کردن و ته نشینی داشته باشد. در طول ساخت رنگ و جابجایی، نیروهای برشی ویسکوزیته را به حد کافی پایین نگه می دارند تا فرآیند ساخت براحتی صورت گیرد. سپس درحالت ایستا (پس ازاعمال) ویسکوزیته سریعاً افزایش می یابد، و باعث پایداری عالی روی سطوح عمودی حتی درفیلم های با ضخامت بالا می شوند. اثر مثبت مشابهی را در خواص ته نشینی در طول مدت انبارداری داریم، که با استفاده از ادتیو سرعت ته نشینی پیگمنت تا حد زیادی کاهش می یابد. اغلب اوقات در طول انبارداری لایه ای سخت و فشرده در ته ظرف بسته بندی ایجاد می شود که در مقابل باز شدن تجمعات مقاومت می کند. در یک سیستم توده ای شدن کنترل شده، تا وقتی که مولکول های ادتیو بین پیگمنت هاست، چنین پدیده ای اتفاق نمی افتد و اگر هم ته نشینی اتفاق بیفتد، بسیار نرم و براحتی قابل برگشت به حالت اولیه است.

عامل جدا شدگی عمودی و عمقی پیگمنت ها می تواند از طریق ادتیوهای توده ای کننده کنترل شده، کنترل شود. هنگامیکه توده های مختلف پیگمنت با یکدیگر پیوند برقرار می کنند و به تبع آن از مخلوط جدا می شوند، ساختار جدید توده ها می تواند به طور طبیعی براقیت پوشش را کاهش دهد. بنابراین با توجه به نوع رزین و مقدار مصرف ادتیو، ممکن است براقیت کاهش یابد. این نوع ادتیو بیشتر در پرایمرها و سیستم های پوششی حفاظت کننده از سطح بکار می رود.  

 شکل 10 : عملکردهای متفاوت ادتیوهای دیسپرس کننده

مکانیسم پایدارسازی در سیستم های پوششی آب – پایه

دافعه الکترواستاتیکی و ممانعت فضایی، مکانیسم های پایدارسازی در سیستم های آب پایه هستند. اینکه کدام نوع مکانیسم غالب است، بستگی به نوع رزین دارد. رزین های آب پایه زنجیرهای پلیمری آب – حلال هستند و زنجیر رزین حلالی می تواند ممانعت فضایی را ایجاد نماید. اصل مشابهی نیز برای سیستم های هیبریدی ( مخلوطی از رزین های آب پایه و امولسیون ها ) وجود دارد. ضروری است که بایستی بخش های پلیمری ادتیوها با محلول رزین سازگار باشند و لزوماً نیازی نیست که ادتیو محلول در آب باشد. کارکرد یک ادتیو می تواند در سیستم های پایه حلال و آب جابجا شود. در نتیجه، هردونوع ادتیوهای پلیمری با جرم مولکولی کم و زیاد می توانند در سیستم های آب-پایه بکار روند . در رزین های پایه آب و سیستم های هیبریدی که مکانیسم غالب ممانعت فضایی است، ثابت دی الکتریک بالای آب می تواند بعنوان یک فاکتور مهم در پایدارسازی با دافعه الکترواستاتیکی باشد. در سیستم های امولسیونی خالص، مکانیسم غالب در پایداری دافعه الکترواستاتیکی می باشد. ادتیوهای دیسپرس کننده مانند نمک اسیدهای پلی کربوکسیلیک دافعه الکترواستاتیکی قوی دارند .

شکل 9 : مکانیسم پایدارسازی در پوشش های آبی

در مکانیسم پایدارسازی با دافعه الکترواستاتیکی، درجه پایداری پیگمنت بستگی به ضخامت لایه دوگانه الکتریکی دارد، ضخامت این لایه نسبت به یون های آلوده کننده و الکترولیت های ناشی از منابع مختلف، شامل پیگمنت ها و فیلرها بسیار تاثیر پذیر است. درجه پایداری پیگمنت با افزایش چنین الکترولیت های آلوده کننده و بار آن ها کاهش می یابد. برعکس، ممانعت فضایی در مقابل چنین الکترولیت هایی مقاوم است و تاثیر نمی پذیرد. در این روش پایداری، اثر حلال کمکی آلی بسیار مهم است؛ در نظر بگیرید که تقریباً در هر فرمولاسیون پایه آب مقادیر کمی حلال کمکی وجود دارد که می تواند خواص حلالیت و ساختارهای پلیمری غیر محلول را تغییر دهد و بنابراین روی پایداری نهایی تاثیر گذارد.

جداشدگی عمودی و افقی پیگمنت ها  Flooding & Floating  

بسیاری از رنگ های پیگمنت دار، بیش از یک نوع پیگمنت دارند. پدیده اختلاف رنگ لایه ای (فلودینگ) و شناوری در روی سطح (فلوتینگ) زمانی اتفاق می افتد که پیگمنت های مختلف از یکدیگر جدا می گردند و دیگر حالت همگن ندارند. اگر اختلاف غلظت در قسمت های روی سطح رنگ اتفاق بیفتد ، فلوتینگ افقی یا ابریشم گونه گفته می شود، که در نتیجه ایجاد سل های بنارد می باشد . بنابراین سطح رنگ کاملاً هموژن و یکنواخت نیست. اگر اختلاف غلظت در سطح رنگ نباشد و درجهت عمودی باشد، این پدیده فلودینگ عمودی نامیده می شود. در این مورد، لایه پوشش، فام غیریکنواختی می دهد. اثر این غیر یکنواختی زمانی دیده می شود که تست  " rub – up " صورت گیرد.

                                         
 

 شکل 11 : الگوی جریان در پوشش ها                   شکل 12 : اثرات فلودینگ و فلوتینگ

پدیده فلودینگ و فلوتینگ ناشی از تفاوت در حرکت و بار پیگمنت های مختلف در رنگ می باشد، که در ادامه در مورد آن ها به اختصار بحث می گردد.

الف- حرکت پیگمنت: اغلب تفاوت درحرکت پیگمنت فاکتور تعیین کننده در توزیع غیریکنواخت آن هاست. زمانیکه حلال ها از فیلم رنگ تبخیرمی گردند، جریانات گردابی در بین فیلم اتفاق می افتد، چنین حرکاتی داخل فیلم باعث جدایی پیگمنت ها بطور طبیعی می گردند، که متاثر از خواصی مانند دما، دانسیته  و کشش سطحی است. زمانیکه حرکات متفاوت پیگمنت ها صورت می گیرد، جدایی پیگمنت ها اتفاق افتاده و منجر به فلودینگ و فلوتینگ می گردد. حرکات متفاوت می تواند با استفاده از ادتیوهای توده ای کننده کنترل شود .ادتیوهای پلیمرهای با جرم مولکولی بالا اغلب درچنین مواردی با ایجاد تناسب درحرکت پیگمنت ها مانع از فلودینگ و فلوتینگ می گردد. دراین میان برهم کنش درونی بین ادتیوهای پلیمری جاذب و محلول رزین موجود در اطراف آن ها، باعث چسبندگی محکم ذرات پیگمنت به سیستم رزین می شود. حرکت پیگمنت ها، بیشتر با سایز و دانسیته ذرات ارتباط دارد. بنابراین فلودینگ و فلوتینگ می تواند با کاهش ذرات پیگمنت آلی و مقدار بیشتر پیگمنت های معدنی برطرف شود.

ب-  بار پیگمنت: اینکه پیگمنت ها در رنگ های مایع می توانند حامل بارهای الکتریکی باشند، یافته جدیدی نیست. در سیستم های پایه آب دافعه الکترواستاتیکی بین ذرات پیگمنت با بار مشابه بعنوان یک مکانیسم اولیه و ساده درپایدارسازی مطرح می باشد. همانگونه که مطرح شد، در سیستم های حلال پایه، که بارهای پیگمنت واضحاً ضعیف تر هستند، پایدارسازی عمدتاً از طریق ممانعت فضایی ایجاد می شود.

 علی رغم ضعف نسبی بارها، اثرات دافعه بارها هنوز سهم مهمی را درپایداری پیگمنت های پخش شده بازی می کنند. در یک رنگ بارمشخصی بوسیله پیگمنت پخش می شود، که نه تنها به خود پیگمنت بستگی دارد، بلکه به محمل و دیگر اجزای رنگ نیز مربوط می شود. یک پیگمنت که در رزین های مختلف جای گرفته می تواند بارهای متفاوتی داشته باشد. پیگمنت های مختلف که در رزین یکسان پخش می شوند نیز بارهای متفاوتی می گیرند.

ازنظر تئوری ، فلوکوله شدن قوی زمانی اتفاق می افتد که روی پیگمنت های مختلف در یک رنگ، بارهای متفاوت با اندازه مشخص و یکسان بوجود آید. بنابراین ادتیوی که بارمثبت را روی پیگمنت ایجاد کند، درحقیقت به بارمثبت پیگمنت می افزاید، و اگر پیگمنت ها بارمنفی دارند، ادتیو بارمثبت به آن ها القا کرده و و از بار منفی آن ها می کاهد و در نتیجه با ایجاد دافعه بیشتر اثر پایدارکنندگی مضاعفی را بوجود می آورد. بنابراین علاوه بر ممانعت فضایی، باعث ایجاد تعادل در حرکت پیگمنت های مختلف می شوند. پس ادتیو با القاء بار مثبت یکسان برای همه ذرات پیگمنت، ازعدم پایداری جلوگیری می کند و فلودینگ و فلوتینگ را به حداقل می رساند.

مقدار مصرف تجربی و پیشنهادات

مقادیر مصرف مناسب ادتیوها بسیارمهم است. پس از انتخاب نوع ادتیو که سطح پیگمنت را مورد حمله قرار می دهد ، مقدار مصرف آن مهم است که بستگی به اندازه سطح پیگمنت دارد. بطور کلی ادتیوهای تر کننده و دیسپرس کننده کلاسیک، برپایه پلیمرهای با جرم مولکولی کم، به مقدار  2 – 5/0 درصد برای پیگمنت های معدنی و مقدار 5 – 1 درصد برای پیگمنت های آلی مصرف می گردند. با توجه به وزن نهایی فرمول، معمولاً مقدار ادتیو 1 – 1/0 درصد بکار می رود.

مقدار مصرفی ادتیوهای با جرم مولکولی بالا، بخصوص برای پیگمنت های آلی که اندازه ذرات آن ها کوچک است، بیشتر می باشد. این مقادیر بالا در مورد پیگمنت های آلی لازم است، چراکه سطح پیگمنت های آلی بسیار بزرگتر از پیگمنت های معدنی است، بنابراین مقدار ادتیو بیشتری برای گرفتارکردن سطح مقطع بزرگتر آن ها لازم است. برای پیگمنت های معدنی مقدار مورد نیاز از این ادتیوها بدلیل سطح مقطع کوچک تر کاهش می یابد.

بهتر است که در ابتدا پیگمنت، حلال ها  و ادتیو کاملاً میکس گردند و سپس رزین اضافه گردد، چرا که این نحو ساخت به ادتیو اجازه می دهد که بدون رقابت با رزین در تماس با پیگمنت قرار گیرد. هرگاه تنها یک نوع پیگمنت در سیستم دیسپرس گردد، همه پارامترها را می توان بهینه کرد، بنابراین نتیجه نهایی بهترین خواهد بود. اما درعمل چندین نوع پیگمنت در سیستم رنگ داریم، که بایستی یکی یکی مقایسه و شرایط لازم فراهم گردد. دربرخی موارد پیگمنت ها بایستی عوض شوند یا تک تک آسیاب شوند، یا غلظت آن ها تغییر کند.

اثرات جانبی استفاده از ادتیوهای تر کننده و دیسپرس کننده

همانطور که ذکر شد دو دلیل عمده برای استفاده از ادتیوهای مربوطه عبارتند از : 1 – خیس کردن پیگمنت ها  2 – پایداری پیگمنت های بازشده. استفاده از این نوع ادتیوها بر روی دیگر خواص رنگ نیز تاثیرگذارهستند. برای مثال بر روی خاصیت رئولوژیکی (شره یا ته نشینی ) تاثیر دارند و یا ایجاد کف می کنند. به همین دلیل است که ادتیوهای پخش کننده و خیس کننده غیر توده ای کننده می¬توانند بعنوان کمک کننده همترازی   (Leveling)و جریان پذیری عمل کنند. در تشکیل فیلم و کاهش خواص ضد خوردگی نیزموثر هستند که بایستی در کل سیستم رنگ در نظر گرفته شود.

 نتیجه گیری

 ادتیوها نقش بسیار مهم و موثری را در یک سیستم رنگ ایفا می کنند. عملکرد ادتیوهای ترکننده و دیسپرس کننده بسته به نوع و میزان مصرف آن ها متفاوت بوده و با توجه به سیستم رنگ و مشخصات نهایی مورد انتظار، باید طوری انتخاب شوند که بهترین نتیجه در دراز مدت حاصل شود.

تشکر و قدردانی

از جناب آقای رضایی نیا مدیر عامل محترم شرکت رنگ سازی تهران اورانوس قدردانی می شود.

مراجع

1-BYK Chemie, "Wetting and Dispersing Additives", Technical Information, WI 1.
1-    سید محمود کثیریها، طاهره سماعی یکتا، " مواد افزودنی رنگ (خواص فیزیکی و شیمیایی) " انجمن خوردگی ایران1384

نشريه پوشش هاي سطحي، شماره 34، صفحه 43، زمستان 1389