สารช่วยกระจายตัวสมัยใหม่สำหรับสีน้ำและวาร์นิช

ปริมาณของสารเหล่านี้ในส่วนประกอบทั้งหมดนั้นน้อยมากแต่ก็มีความสำคัญ (โดยปกติแล้วจะไม่เกิน 1%ของส่วนประกอบของสี) สารกระจายตัวช่วยให้สีมีความสม่ำเสมอและให้คุณสมบัติตามต้องการ เช่น ความเข้มข้นของสี หรือเม็ดสีที่เหมาะสมและความเข้ากันได้ของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

การเตรียมสารเข้มข้นของเม็ดสีในน้ำ

การเตรียมสารแขวนลอยของเม็ดสีในน้ำเป็นกระบวนการที่มีหลายขั้นตอนและค่อนข้างซับซ้อน ขั้นแรกคือกระบวนการทำให้เปียก ประกอบด้วยการแทนที่อากาศที่มีอยู่ในโมเลกุลของเม็ดสีด้วยน้ำ ในขั้นตอนที่สอง เม็ดสีที่เกาะกันเป็นกลุ่มขนาดใหญ่จะถูกย่อยเป็นอนุภาคขนาดเล็กลงภายใต้อิทธิพลของแรงเฉือนสูง ขั้นตอนสุดท้ายคือการทำให้อนุภาคขนาดเล็กที่กระจัดกระจายคงตัว เพื่อหลีกเลี่ยงการเกาะกันใหม่อันเป็นผลจากกระบวนการจับตัวเป็นก้อน ขั้นตอนทั้งหมดของการเตรียมสารเข้มข้นของเม็ดสีในน้ำจะดำเนินการในอุปกรณ์ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษที่เรียกว่าตัวทำละลาย ซึ่งด้วยการควบคุมความเร็วที่ราบรื่นและการใช้ระบบระบายอากาศ จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตสีและสารเคลือบเงาทุกประเภท เพื่อให้แน่ใจว่าเม็ดสีกระจายตัวในระดับที่เหมาะสมในสารเข้มข้นในน้ำ จึงมีการใช้สารกระจายตัว โดยเฉพาะอย่างยิ่งในขั้นตอนแรกและขั้นตอนที่สามของกระบวนการ

ชนิดและบทบาทของสารกระจายตัวในสารแขวนลอยเม็ดสีในน้ำ

สารกระจายตัว มีความสำคัญอย่างยิ่งในกระบวนการทำให้เปียก สารเหล่านี้ช่วยลดแรงตึงผิวของน้ำ จึงทำให้น้ำแทรกซึมเข้าไปในช่องว่างระหว่างอนุภาคของเม็ดสีได้ง่ายขึ้น ในขั้นตอนการทำให้เสถียร สารกระจายตัวจะเกาะตัวบนพื้นผิวของเม็ดสี ทำให้มั่นใจได้ว่าระบบทั้งหมดจะมีความทนทานตามที่ต้องการ

สารกระจายตัวรุ่นแรกประกอบด้วย สารลดแรงตึงผิว แบบแอนไออนิก แคตไอออนิก หรือไม่มีไอออนิกมาตรฐาน ซึ่งมีลักษณะเด่นคือมีมวลโมลาร์ค่อนข้างต่ำ ในกลุ่มนี้ยังมีเกลือแอมโมเนียมหรือโซเดียมของกรดโพลีอะครีลิกอีกด้วย ตัวอย่างของสารกระจายตัวดังกล่าวคือ Tensol DDM ซึ่งใช้ในการผลิตสีน้ำ เกลือโซเดียมของกรดโพลีอะครีลิกใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นสารกระจายตัวของไททาเนียมไวท์และสารตัวเติมแร่ธาตุ นอกจากนี้ Tensol DDM ยังเข้ากันได้กับอะคริลิก สไตรีน-อะคริลิก และไวนิลอะซิเตทโฮโมและโคพอลิเมอร์ที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ เกลือโซเดียมของกรดโพลีอะครีลิกช่วยให้เม็ดสีเปียกได้อย่างมีประสิทธิภาพและในขณะเดียวกันก็เป็นตัวกระจายที่ค่อนข้างเรียบง่ายและราคาถูก แน่นอนว่าสารประกอบเหล่านี้ยังมีข้อจำกัดในการใช้งานอีกด้วย เนื่องจากมีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ เกลือโซเดียมของกรดโพลีอะครีลิกจึงมีแนวโน้มที่จะหลุดออกจากพื้นผิวของเม็ดสี ซึ่งส่งผลเสียต่อการรักษาเสถียรภาพของระบบ นอกจากนี้ เกลือโซเดียมยังอาจมีลักษณะเฉพาะคือมีคุณสมบัติการเกิดฟองสูง ซึ่งเป็นผลที่ไม่พึงประสงค์ ส่งผลให้สีเคลือบที่ใช้มีข้อบกพร่อง

เพื่อขจัดคุณสมบัติเชิงลบที่กล่าวถึงข้างต้น จึงมีการพัฒนาสารกระจายตัวรุ่นใหม่ขึ้น ซึ่งรวมถึงสารลดแรงตึงผิวที่มีโครงสร้างโพลีเมอร์ที่ซับซ้อน เช่น อะคริลิกที่ดัดแปลงอย่างเหมาะสม สไตรีน เอทิลีน โพรพิลีนโคพอลิเมอร์ และอื่นๆ อีกมากมาย ROKAmer 1010/50 เป็นตัวอย่างของสารกระจายตัวที่ละลายน้ำได้ที่มีโครงสร้างทางเคมีดังกล่าว เป็นโพลีเมอร์ที่มีโมเลกุลสูงที่มีโครงสร้างแบบสองฟังก์ชันเฉพาะ ซึ่งหมายความว่ามีกลุ่มที่ชอบน้ำสองกลุ่ม นอกจากนี้ ROKAmer 1010/50 ไม่มีจุดขุ่นในน้ำ จึงสร้างสารละลายใสได้แม้จะอยู่ที่อุณหภูมิสูงก็ตาม ด้วยโครงสร้างโคพอลิเมอร์ จึงมีคุณสมบัติป้องกันการเกิดฟอง ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่พึงปรารถนาอย่างยิ่งเมื่อทำอิมัลชันสำหรับใช้ในอุตสาหกรรมสีและสารเคลือบเงา ในทางกลับกัน EXOdis PC30 เป็นสารกระจายไอออนแบบโพลีเมอร์ที่ใช้ในสูตรละลายน้ำ ผลิตภัณฑ์นี้ให้การคงตัวขั้นสุดท้ายที่ยอดเยี่ยม แม้จะมีความเข้มข้นต่ำมาก EXOdis PC30 ให้การนำเม็ดสีเข้าสู่ระบบได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยลดความหนืดของสารแขวนลอยในน้ำของไททาเนียมไวท์และสารตัวเติมแร่ธาตุอย่างมีนัยสำคัญ กลุ่มโพลีเมอร์อีกกลุ่มที่มีคุณสมบัติในการกระจายตัวที่ยอดเยี่ยม ได้แก่ สารประกอบของเกลือโซเดียมของกรดแนฟทาลีนซัลโฟนิกกับฟอร์มาลดีไฮด์ ตัวอย่างของผลิตภัณฑ์ดังกล่าว ได้แก่ ซีรีส์ Rodys ( L และ LP ) ผลิตภัณฑ์เหล่านี้ช่วยให้ได้สารกระจายตัวในน้ำที่เสถียรตามเวลาพร้อมคุณสมบัติทางฟิสิกเคมีที่ต้องการ มีลักษณะเด่นคือมีฟอร์มาลดีไฮด์และแนฟทาลีนอิสระในความเข้มข้นต่ำ และทำให้ได้สารตกตะกอนของอนุภาคที่กระจายตัวในความเข้มข้นต่ำมาก

ข้อดีของการใช้สารกระจายตัวและการประยุกต์ใช้งานที่หลากหลาย

ความหลากหลายของสารประกอบโพลีเมอร์ในปริมาณมหาศาลทำให้การออกแบบโครงสร้างของสารประกอบเหล่านี้มีศักยภาพที่แทบไม่มีขีดจำกัด แน่นอนว่าสิ่งนี้ยังแปลว่าสามารถเลือกโพลีเมอร์ที่เหมาะสมได้ขึ้นอยู่กับการใช้งานเฉพาะ การเลือกสารกระจายตัวที่เหมาะสมไม่เพียงแต่รับประกันความเสถียรของผลิตภัณฑ์สีย้อมขั้นสุดท้ายเท่านั้น แต่ยังรวมถึงคุณสมบัติอื่นๆ อีกหลายประการด้วย สารกระจายตัวช่วยปรับปรุงคุณสมบัติหลักของสีและสารเคลือบเงา เช่น ความทึบแสง ความโปร่งใส ความเงา ความเข้มข้นของสี และแม้แต่ความต้านทานการขัดถู PCC Exol SA เป็นรายแรกในโปแลนด์ที่เริ่มการวิจัยเกี่ยวกับการพัฒนาสารลดแรงตึงผิวที่มีโครงสร้างโพลีเมอร์พิเศษ ซึ่งสามารถใช้เป็นสารกระจายตัวและสารทำให้เปียกเฉพาะทางได้ โดยมีการใช้งานที่หลากหลายในอุตสาหกรรม หลังจากปรับเปลี่ยนอย่างเหมาะสมแล้ว สารกระจายตัวที่เพิ่งสร้างขึ้นใหม่สามารถนำไปใช้เป็นสาร ลดแรงตึงผิว ในกระบวนการแปรรูปน้ำมัน สารกระจายตัวของสารออกฤทธิ์ในอุตสาหกรรมเคมีเกษตร และทุกที่ที่ต้องปฏิบัติตามข้อจำกัดที่เข้มงวดเกี่ยวกับความเสถียรและคุณสมบัติการใช้งานขององค์ประกอบ