Search

Charakterizácia sedimentácie v priemysle náterov

V priemysle náterov má sedimentácia pigmentov a plnív významný vplyv na vlastnosti náterov v mieste použitia. Schopnosť presne charakterizovať sedimentáciu je rozhodujúca pre vývoj povlakov stabilných pri skladovaní – napriek tomu sa väčšina testov sedimentácie stále vykonáva vizuálnou kontrolou. V tomto článku sa pozrieme na základy sedimentácie, prečo je sedimentácia dôležitá v náterovom priemysle a ako analyzátory stability umožňujú presnú optimalizáciu náterových formulácií.

Sedimentácia je proces, pri ktorom sa pevné častice, pôvodne suspendované v kvapalnej fáze, časom usadzujú na dne nádoby. Sedimentácia sa zásadne vyskytuje v dôsledku rozdielu v hustote medzi týmito dvoma fázami. Relatívne husté pevné častice prirodzene klesnú na dno menej hustej tekutiny z rovnakých dôvodov, z ktorých kameň klesne na dno jazera alebo že polietavý prach sa nakoniec usadí na zemi.

Základný popis sedimentácie poskytuje Stokesov zákon, ktorý uvažuje o sférických časticiach prepadajúcich jednoduchou tekutinou. Stokesov zákon poskytuje rovnicu pre rýchlosť (v), ktorou pevná častica vypadáva zo suspenzie:

v = (Δρ_p gd^2)/18η

V tejto rovnici je Δρ_p rozdiel medzi hustotami tuhej a kvapalnej fázy, g je sila gravitácie, d je priemer príslušnej častice a η je viskozita kvapalnej fázy. Toto matematické spracovanie nám hovorí, že rýchlosť sedimentácie závisí od veľkosti častíc, viskozity kvapalnej fázy a rozdielu v hustote medzi tuhou a kvapalnou fázou: kameň sa rýchlo potápa vo vode, zatiaľ čo usadenie stavebného prachu môže trvať minúty alebo hodiny. v závislosti od veľkosti častíc.

Je však dôležité mať na pamäti, že tento model je len aproximáciou prvého poriadku. Sedimentácia vo farbách, náteroch a iných produktoch z reálneho sveta je oveľa zložitejšia a zvyčajne zahŕňa koncentráciu častíc distribuovaných veľkostí a tvarov, ktoré prepadajú cez zložité tekutiny s viskoelastickými vlastnosťami.

Analýza veľkosti častíc - Prehľad produktov


Microtrac ponúka produkty pre všetky technológie analýzy veľkosti častíc.

Sedimentácia v náteroch

Význam sedimentácie sa v rôznych priemyselných produktoch líši. V priemysle náterov sú pigmenty (nerozpustné farbivá) a plnivá (funkčné prísady) náchylné na sedimentáciu, takže sú takmer nepoužiteľné.

Pozitívom je, že sedimentácia je často reverzibilná, čo znamená, že pevné častice môžu byť niekedy po usadení znovu dispergované. Pri niektorých produktoch to nie je problém – veľa liekov, nápojov a iných produktov pre domácnosť jednoducho poučí používateľa, aby „pred použitím dobre pretrepal“. To stačí na úplné opätovné rozptýlenie pevného materiálu bez toho, aby to konečnému užívateľovi spôsobovalo značné nepohodlie.

V mnohých náteroch a iných produktoch však väzba medzi časticami znamená, že usadené častice môžu niekedy vytvárať tvrdé alebo gumové usadeniny, ktoré sa nedajú redispergovať. Dokonca aj keď je možná redisperzia, nátery a farby vo všeobecnosti vyžadujú na dosiahnutie tohto cieľa relatívne vysoký energetický vstup (napríklad mechanické miešanie).

Sedimentáciu možno minimalizovať znížením rozdielu v hustote medzi tuhou a kvapalnou fázou, zmenšením veľkosti častíc a zvýšením viskozity kvapalnej fázy. Nátery bežne využívajú aj reologické prísady, ktoré vytvárajú 3D siete na podporu pigmentov a plnív a zabraňujú ich vypadávaniu zo suspenzie. Preto je kontrola sedimentačných a redisperzných charakteristík nevyhnutná pre výrobu vysokokvalitných náterov.

Charakterizujúce sedimentáciu

Aby sa účinne obmedzila sedimentácia a vyrábali stabilné produkty, výrobcovia musia byť schopní presne charakterizovať toto správanie počas vývoja a výroby produktu.

Vizuálna kontrola zostáva najbežnejšou metódou testovania sedimentácie v priemysle. Vizuálne testovanie, ktoré je nepochybne jednoduché na implementáciu, nevyžaduje prakticky žiadne kapitálové výdavky – takéto metódy však vždy podliehajú dohadom a nepresnostiam. Okrem toho, že je tento proces nepresný, môže byť aj časovo náročný, pretože akékoľvek zmeny musia byť viditeľné okom, aby boli detekovateľné.

Technológia Turbiscan ponúka alternatívu. Naše analyzátory stability založené na statickom viacnásobnom rozptyle svetla (SMLS) poskytujú rýchle, presné a kvantifikované merania sedimentácie a iných destabilizačných procesov v náteroch.

Tieto prístroje fungujú tak, že rýchlo vysielajú svetelné impulzy cez vzorku v intervaloch 20 "μm" pozdĺž jej výšky. Čítacia hlava meria spätný rozptyl a prenos v každej polohe, pričom každá z týchto veličín súvisí s koncentráciou častíc a veľkosťou v danej polohe. Opakovaním týchto meraní počas stanoveného časového intervalu poskytujú Turbiscan systémy jedinečný pohľad na sedimentačné správanie bez akéhokoľvek riedenia alebo mechanického namáhania.

Technológia Turbiscan dokáže detekovať sedimentáciu až 1000-krát rýchlejšie ako voľným okom – ale čo je dôležitejšie, poskytuje presný, kvantifikovaný profil distribúcie častíc pozdĺž výšky vzorky v priebehu času. To uľahčuje výrobcom náterov rýchlo získať užitočné merania sedimentačného správania. Pre jednoduché porovnanie, Turbiscan Stability Index (TSI) zhŕňa všetky destabilizácie do jednej hodnoty. Mnoho ďalších parametrov sa dá automaticky vypočítať, aby sa umožnilo hlbšie pochopenie kinetiky sedimentácie v akejkoľvek vzorke.

Tieto merania umožňujú výrobcom objektívne určiť najlepšiu stratégiu na prekonanie sedimentácie a iných destabilizujúcich procesov, čím sa zlepšuje kvalita náteru a urýchľuje sa vývoj nových stabilných náterov.

Microtrac vyrába kompletný rad Turbiscan systémov, vhodných pre všetky aplikácie od laboratórnych meradiel až po vysokovýkonné. Ak chcete zlepšiť stabilitu svojich náterov, kontaktujte nás ešte dnes.

Kontaktujte nás pre bezplatnú konzultáciu

Charakterizácia častíc - Kontaktujte nás!

Voľba, či použiť jednoduché riešenie ako je sitovania alebo investovať do laserovej difrakcie alebo dynamické analýzy obrazu, bude nakoniec závisieť od objemu testovanie, dostupném rozpočtu financií, personálnom zaistení a na všetkých konkrétnych medzinárodných štandardoch alebo požiadavkách zákazníka.

Prečo nekontaktovať Microtrac o bezplatnú konzultáciu a zistiť, ktoré riešenie prinesie požadovaný výsledok a návratnosť investícií?