Moderne dispergeermiddelen voor watergedragen verven en vernissen

Hun hoeveelheid in de hele samenstelling is erg klein en toch cruciaal (meestal niet meer dan 1%van de samenstelling van de verf). Dispergeermiddelen zorgen voor de consistentie van verf en geven het de gewenste eigenschappen, zoals de sterkte van de kleur, of de juiste pigmentatie en compatibiliteit van het eindproduct.

Bereiding van een waterig pigmentconcentraat

De bereiding van een waterige pigmentsuspensie is een meerstaps en relatief gecompliceerd proces. De eerste fase is het bevochtigingsproces. Het bestaat uit het verdringen van de lucht in pigmentmoleculen door water. In de tweede fase worden grote pigmentagglomeraten onder invloed van hoge schuifkrachten afgebroken tot kleinere deeltjes. De laatste fase is de stabilisatie van kleine, gedispergeerde deeltjes, om heragglomeratie als gevolg van het flocculatieproces te voorkomen. Alle fasen van de bereiding van het waterige pigmentconcentraat worden uitgevoerd in speciaal ontworpen apparaten, oplossers genaamd, die dankzij de soepele snelheidsregeling en het gebruik van een ontluchtingssysteem perfect zijn voor de productie van alle soorten verven en vernissen. Om een geschikte dispersiegraad van het pigment in het waterige concentraat te verzekeren, worden vooral in de eerste en derde fase van de werkwijze dispergeermiddelen gebruikt.

Typen en rol van dispergeermiddelen in de waterige pigmentsuspensie

Dispergeermiddelen zijn uiterst belangrijk tijdens het bevochtigingsproces. Ze maken het mogelijk de oppervlaktespanning van water te verminderen, waardoor het gemakkelijker kan doordringen in de ruimtes tussen de pigmentdeeltjes. Op hun beurt zetten de dispergeermiddelen zich tijdens de stabilisatiestap af op het oppervlak van het pigment, waardoor de vereiste duurzaamheid van het hele systeem wordt gegarandeerd. De dispergeermiddelen van de eerste generatie omvatten standaard anionische, kationische of niet-ionische oppervlakteactieve stoffen die worden gekenmerkt door een relatief lage molecuulmassa. In deze groep bevinden zich ook ammonium- of natriumzouten van polyacrylzuur. Een voorbeeld van een dergelijk dispergeermiddel is Tensol DDM , dat wordt gebruikt bij de productie van watergedragen verven. De natriumzouten van polyacrylzuur worden veel gebruikt als dispergeermiddelen van titaanwit en minerale vulstoffen. Bovendien is Tensol DDM compatibel met in de handel verkrijgbare homo- en copolymeren van acryl, styreen-acryl en vinylacetaat. De natriumzouten van polyacrylzuur zorgen voor een effectieve bevochtiging van het pigment en zijn tegelijkertijd relatief eenvoudige en goedkope dispergeermiddelen. Natuurlijk hebben deze verbindingen ook beperkingen op hun gebruik. Vanwege hun lage molecuulgewicht zijn de natriumzouten van polyacrylzuur vatbaar voor loslating van het oppervlak van het pigment. Dit heeft een negatief effect op de stabilisatie van het systeem. Bovendien kunnen ze worden gekenmerkt door hoge schuimeigenschappen, wat een ongewenst effect is, wat leidt tot defecten in de aangebrachte verflagen. Om de bovengenoemde negatieve eigenschappen te elimineren, zijn er dispergeermiddelen van de nieuwere generatie ontwikkeld. Deze omvatten oppervlakteactieve stoffen met een complexe polymere structuur – bijvoorbeeld correct gemodificeerde acryl-, styreen-, ethyleen-, propyleencopolymeren en vele andere. ROKAmer 1010/50 is een voorbeeld van een in water oplosbaar dispergeermiddel met een dergelijke chemische structuur. Het is een hoogmoleculair polymeer met een specifieke bifunctionele structuur, wat betekent dat het twee hydrofiele groepen heeft. Bovendien heeft ROKAmer 1010/50 geen troebelingspunt in het water, waardoor het ook bij hoge temperaturen heldere oplossingen creëert. Vanwege de copolymeerstructuur heeft het ook antischuimeigenschappen, wat een uiterst wenselijke eigenschap is bij het maken van emulsies voor gebruik in de verf- en lakindustrie. EXOdis PC30 is op zijn beurt een polymeer ionisch dispergeermiddel dat wordt gebruikt in in water oplosbare formuleringen. Dit product zorgt voor een uitstekende eindstabilisatie, zelfs bij zeer lage concentraties. EXOdis PC30 zorgt voor de effectieve introductie van pigment in het systeem door de viscositeit van waterige suspensies van titaanwit en minerale vulstoffen aanzienlijk te verlagen. Een andere groep polymeren met uitstekende dispergerende eigenschappen zijn de verbindingen van natriumzouten van naftaleensulfonzuur met formaldehyde. Een voorbeeld van dergelijke producten is de Rodys serie ( L en LP ) . Met deze producten kunnen in de tijd stabiele waterige dispersies worden verkregen met de gewenste fysisch-chemische eigenschappen. Ze worden gekenmerkt door een lage concentratie aan vrij formaldehyde en naftaleen en maken het mogelijk om zeer lage concentraties coagulanten van gedispergeerde deeltjes te verkrijgen.

Voordelen van het gebruik van dispergeermiddelen en hun brede scala aan toepassingen

Zo’n enorme diversiteit aan polymeerverbindingen maakt het potentieel om hun structuren te ontwerpen vrijwel onbeperkt. Dit vertaalt zich natuurlijk ook in het kunnen kiezen van het juiste polymeer afhankelijk van de specifieke toepassing. De keuze van het juiste dispergeermiddel garandeert niet alleen de stabiliteit van het uiteindelijke kleurstofproduct, maar ook een aantal andere eigenschappen. Dispergeermiddelen verbeteren de belangrijkste eigenschappen van verven en lakken, zoals dekkracht, transparantie, glans, kleursterkte en zelfs schrobvastheid. PCC Exol SA was de eerste in Polen die onderzoek startte naar de ontwikkeling van oppervlakteactieve stoffen met een speciale polymere structuur, die kunnen worden gebruikt als gespecialiseerde dispergeer- en bevochtigingsmiddelen met een breed scala aan toepassingen in de industrie. Na geschikte modificaties kunnen de nieuw gevormde dispergeermiddelen worden gebruikt als bijvoorbeeld demulgatoren bij de olieverwerking, dispergeermiddelen van actieve stoffen in de agrochemische industrie en overal waar strikte beperkingen op de stabiliteit en toepassingseigenschappen van de samenstelling moeten worden voldaan.