Moderne Dispergierungsmittel für wasserbassierte Farben und Lacke

Veröffentlicht: 5-04-2018

Die größte Schwierigkeit beim Herstellungsverfahren der Farbe ist eine genaue Vermischung ihrer allen Komponenten. Moderne Farben enthalten in ihrer Zusammensetzung eine Reihe von Substanzen, wie Bindemittel, Pigmente, Verdünner und verschiedene Modifikationsmittel. Um eine genaue und gleichmäßige Dispersion aller Komponenten zu sichern, ist es unentbehrlich, entsprechende Dispergierungsmittel zu verwenden. Ihre Menge in der ganzen Komposition ist sehr gering aber jedoch entscheidend (in der Regel überschreitet sie 1% der Farbenzusammensetzung nicht). Dispergatoren sichern nämlich die Stabilität der Konsistenz der Farbe und verleihen der Farbe gewünschte Eigenschaften, wie Farbensättigung oder auch entsprechende Dispersion vom Pigment und seine Kompatibilität in dem Fertigprodukt.

Zubereitung des Pigment-Konzentrats auf Wasserbasis

Eine Zubereitung der wässrigen Pigmentsuspension ist ein viele Etappen dauerndes und relativ kompliziertes Verfahren. Die erste Phase ist ein Benetzungsverfahren. Es beruht auf Verdrängen der Luft, die sich in Pigmnentmolekülen befindet, durch Wasser. Ber der zweiten Etappe werden Pigmentagglomerate in kleinere Teilchen unter Einfluß der großen Scherkräfte zerteilt. Die letzte Phase bildet die Stabilisierung der kleinen dispersierten Teilchen auf diese Weise, damit die Wiederagglomeration der Teilchen infolge des Flokkulationsverfahrens verhindert wird. Alle Etappen der Zubereitung von wässriger Pigmentsuspension werden in speziell entworfenen Geräten durchgeführt, die Dissolver genannt werden. Durch stufenlose Umdrehungseinstellung und Verwendung von Entlüftungssystem eignen sie sich hervorragend zur Herstellung von Farben und Lacken aller Art. Um eine entsprechende Dispersionsstufe vom Pigment im Wasserkonzentrat zu sichern, werden Dispergierungsmittel besonders bei der ersten und dritten Etappe des Verfahrens verwendet.

Arten und Rolle von Dispergatoren in der wässrigen Pigmentspension

Dispergatoren sind äußerst wichtig für das Benetzungsverfahren. Sie lassen die Oberflächenspannung des Wassers reduzieren und erleichtern damit das Eindringen des Wassers in die Räume zwischen Pigmentmolekülen. Bei der Stabilisierungsetappe wiederum legen sie sich auf die Oberfläche vom Pigment und dadurch sichern sie die geforderte Haltbarkeit des ganzen Systems.

Zu Dispergierungsmitteln der ersten Generation werden anionische, kationische oder nichtionische Tenside eingegliedert, die sich mit der relativ niedrigen molaren Masse charakterisieren. In der Gruppe befinden sich auch Ammonium- oder Natriumsalze der Polyacrylsäure. Ein Beispiel von solchem Dispergator ist Tensol DDM, das bei der Herstellung von wasserbasierten Farben benutzt wird. Natriumsalze der Polyacrylsäure sind allgemein verwendete Dispergatoren von Titanweiß und mineralen Füllstoffen. Zusätzlich zeigt Tensol DDM die Kompatibilität mit auf dem Markt zugänglichen Acryl-, Styren-Acryldispersionen und Homo- und Copolymeren von Vinylacetat. Natriumsalze der Polyacrylsäure sichern eine effektive Benetzung vom Pigment und dabei sind sie relativ einfache und billige Dispergierungsmittel. Natürlich haben diese Verbindungen eigene Einschränkungen, die ihre Verwendung betreffen. Wegen ihrer niedrigen Molekülmasse sind Natriumsalze der Polyacrylsäure für  Abreißen von der Pigmentoberflächen anfällig. Das hat einen negativen Einfluß auf die Stabilisierung des Systems. Außerdem können sie sich mit hoher Schaumbildung charakterisieren, was unerwünscht ist und zur Entstehung von Defekten bei applizierten Maleranstrichen führt.

Um die oben genannten negativen Merkmale zu beseitigen, wurden Dispergatoren der sog. neueren Generation entwickelt. Dazu werden Tenside mit komplexen Polymerstruktur eingegliedert. Darunter können entsprechend modifizierte Acryl- Styren, Ethylen-, Propylencopolymere und viele andere ausgezeichnet werden. ROKAmer 1010/50 ist ein Beispiel des wasserlöslichen Dispergators mit gerade dieser chemischen Struktur. Das ist ein hochmolekulares Polymer mit der spezifischen verzweigten Struktur. Das bedeutet, dass es zwei hydrophile Gruppen besitzt.  Zusätzlich besitzt ROKAmer 1010/50 keinen Trübungspunkt im Wasser und dadurch bildet klare Lösungen sogar in der hohen Temperatur. Hinsichtlich seiner Copolymerstruktur zeigt es auch schaumdämpfende Fähigkeiten und das ist eine sehr erwünschte Eigenschaft bei der Bildung von Emulsionen der Farben und Lacke, die für Verwendung in der Industrie bestimmt werden. EXOdis PC30 wiederum ist ein ionisches Polymer-Dispergierungsmittel, das eine Anwendung bei den wasserlöslichen Formulationen findet. Das Produkt sichert eine hervorragende finale Stabilisierung, sogar in den sehr kleinen Konzentrationen. EXOdis PC30 erlaubt wirksam, durch ein Effekt der starken Senkung der Viskosität von wässrigen Suspensionen von Titanweiß und mineralen Füllstoffen, ein Pigment in das System einzuführen. Eine andere Gruppe von Polymeren, die hervorragende Dispergierungsfähigkeiten haben, sind Verbindungen von Natriumsalzen der Naphthalinsulfonsäure mit Formaldehyd. Ein Beispiel von diesen Produkten ist die Serie Rodys (L und LP). Die Produkte lassen zeitlich stabile Wasserdispersionen mit erwünschten physikochemischen Eigenschaften gewinnen. Sie charakterisieren sich mit der niedrigen Konzentration vom freien Formaldehyd und Naphthalin und erlauben sehr niedrige Konzentrationen von Koagulanten der dispergierten Moleküle zu gewinnen.

Vorteile der Verwendung von Dispergatoren und ihr breites Anwendungsspektrum

Die so riesige Differenzierung der Polymerverbindungen macht, dass das Entwurfpotenzial deren Strukturen praktisch unbegrenzt ist. Natürlich zeigt sich das auch in der Möglichkeit der Anpassung des entsprechenden Polymers, von der konkreten Verwendung abhängig. Die Auswahl des entsprechenden Dispergierungsmittels zeigt sich nicht nur in der Stabilisierung des finalen Farbenproduktes sondern auch in der Reihe seiner anderen Merkmale. Dispergatoren verursachen auch die Verbesserung von entscheidenden Eigenschaften von Farben und Lacken, wie z. B. die Deckvermögenstufe, der Glanz, die Farbenstärke und sogar die Scheuerbeständigkeit.

Firma PCC Exol SA, als die erste Firma in Polen, hat mit der Entwicklungsforschung der Tenside begonnen, die eine spezielle Polymerstruktur haben und als spezialistische Dispergierungs- und Benetzungsmittel mit einem breiten Einsatz in der Industrie verwendet werden können. Nach entsprechenden Modifikationen werden die neu enstandenen Dispergatoren als z. B. Demulgatoren in Verarbeitungsverfahren von Erdöl, Dispergatoren der aktiven Substanzen in der agrochemischen Industrie und überall dort verwendet werden können, wo restriktive Kriterien erfordert werden, die eine Stabilisierung und Applikationseigenschaften der Komposition betreffen.

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