کنترل ویسکوزیته رنگ در خط اول پارامترهای فنی تولید پوششهای صنعتی و دکوراتیو قرار دارد که مستقیما بر رفتار سیال هنگام اعمال روی سطح اثر میگذارد. تولیدکنندگان برای دستیابی به یک لایه یکنواخت و بدون نقص باید تعادل دقیقی میان اجزای سازنده فرمولاسیون ایجاد کنند.
این ویژگی فیزیکی نه تنها بر ظاهر نهایی اثر دارد بلکه کارایی و دوام محصول را نیز تعیین میکند. همچنین شناخت عوامل موثر بر گرانروی به متخصصان این امکان را میدهد تا جلوی مشکلاتی مانند شره کردن یا پوست پرتقالی شدن را بگیرند. در این مطلب، نقش پیگمنتها و راهکارهای موثر برای کنترل ویسکوزیته رنگ را بررسی کردهایم.
اهمیت حیاتی کنترل ویسکوزیته رنگ در کیفیت نهایی محصول
ویسکوزیته یا گرانروی به معنای مقاومت سیال در برابر جاری شدن است و اندازهگیری دقیق آن در صنایع رنگسازی یک ضرورت فنی به شمار میآید. عدم توجه به این پارامتر میتواند تمام زحمات فرمولاسیون را به هدر دهد و محصولی غیرقابل استفاده را روانه بازار کند.
ثبات در گرانروی باعث میشود تا رنگ در طول مدت انبارداری دچار تهنشینی سخت نشود و کیفیت خود را حفظ کند. کنترل ویسکوزیته رنگ ضامن عملکرد صحیح محصول در مراحل مختلف تولید تا مصرف نهایی است. در ادامه به بررسی تاثیر ات رئولوژیکی و نحوه اعمال رنگ میپردازیم.
تاثیر ویسکوزیته بر رفتار رئولوژیکی و پایداری رنگ
رفتار رئولوژیکی رنگ تعیین میکند که سیال تحت نیروهای برشی مختلف چه واکنشی نشان میدهد. یک رنگ با فرمولاسیون صحیح باید رفتاری شبهپلاستیک یا تیکسوتروپیک داشته باشد تا هنگام همزدن روان شود و در حالت سکون به ساختار اولیه بازگردد.
این ویژگی مانع از جدایش فازها و تهنشینی رنگدانههای سنگین در قوطی رنگ میشود. تنظیم دقیق گرانروی پایداری شیمایی و فیزیکی سامانه را در برابر تنشهای محیطی تضمین میکند و طول عمر مفید محصول را افزایش میدهد.
نقش گرانروی در فرایند اعمال و پوششدهی سطوح
موفقیت در اعمال رنگ چه با قلممو و چه با اسپری وابستگی مستقیمی به میزان روانروی آن دارد. اگر ویسکوزیته بیش از حد بالا باشد رد قلممو روی سطح باقی میماند و سطح نهایی صاف و صیقلی نخواهد شد. از سوی دیگر پایین بودن بیش از حد گرانروی باعث شره کردن رنگ روی سطوح عمودی میشود و پوششدهی ناقصی را ایجاد میکند.
اپراتورها برای دستیابی به ضخامت فیلم مناسب و یکنواختی در ظاهر کار به استانداردهای مشخصی از گرانروی نیاز دارند.
رابطه متقابل انتخاب رنگدانه و کنترل ویسکوزیته رنگ
انتخاب نوع پیگمنت یکی از حساسترین مراحل در طراحی فرمولاسیون است که تاثیر شگرفی بر خواص جریانپذیری محصول نهایی دارد. پیگمنت های معدنی و آلی بسته به ساختار شیمیایی خود رفتارهای متفاوتی را در حلال یا رزین پایه نشان میدهند.
متخصصان نیلگون رنگدانه همواره توصیه میکنند که پیش از تولید انبوه تستهای آزمایشگاهی دقیقی روی برهمکنش پیگمنت و رزین انجام شود. درک صحیح از کنترل ویسکوزیته رنگ نیازمند شناخت دقیق ویژگیهای ذاتی رنگدانهها مانند جذب روغن و سطح ویژه آنها است. در ادامه به تحلیل اثر جذب روغن و اندازه ذرات میپردازیم.
اثر جذب روغن پیگمنتها بر غلظت سامانه
عدد جذب روغن نشاندهنده مقدار روغنی است که برای خیس کردن کامل مقدار مشخصی از رنگدانه لازم است. هرچه این عدد در یک پیگمنت بالاتر باشد رزین بیشتری را به خود جذب میکند و در نتیجه ویسکوزیته سامانه به شدت افزایش مییابد.
پیگمنتهای آلی معمولا به دلیل ساختار مولکولی و سطح ویژه بالا عدد جذب روغن بیشتری نسبت به انواع معدنی دارند. فرمولاتور باید با در نظر گرفتن این شاخص نسبت حلال و رزین را تعدیل کند تا گرانروی در محدوده مطلوب باقی بماند.
چگونگی تاثیر اندازه ذرات و توزیع آنها بر روانروی
اندازه ذرات رنگدانه و نحوه توزیع آنها در محیط مایع نقش تعیینکنندهای در رفتار سیال ایفا میکند. ذرات ریزتر به دلیل داشتن سطح تماس بیشتر با رزین اصطکاک داخلی سیال را بالا میبرند و موجب افزایش گرانروی میشوند.
در مقابل استفاده از ذرات با توزیع اندازه گستردهتر میتواند به تراکم بهتر و کاهش فضای خالی بین ذرات کمک کند که نتیجه آن کاهش ویسکوزیته است. کنترل دقیق دانهبندی در خط تولید پیگمنتهای نیلگون رنگدانه به صنایع کمک میکند تا رفتار رئولوژیکی قابل پیشبینیتری را تجربه کنند.
عوامل زیر در انتخاب رنگدانه برای رسیدن به ویسکوزیته مطلوب حیاتی هستند:
- شکل هندسی ذرات رنگدانه که میتواند کروی، سوزنی یا صفحهای باشد
- نوع عملیات اصلاح سطح انجام شده روی پیگمنت برای بهبود خیسشوندگی
- میزان بار الکتریکی سطح ذرات که بر پایداری دیسپرسیون اثر دارد
- دانسیته و وزن مخصوص رنگدانه نسبت به محیط پایه رزین
راهکارهای عملی و افزودنیهای موثر برای کنترل ویسکوزیته رنگ
پس از انتخاب اجزای اصلی فرمولاسیون نوبت به استفاده از افزودنیهای خاص برای تنظیم دقیق رفتار جریان میرسد. مهندسان شیمی با بهرهگیری از اصلاحکنندههای رئولوژی میتوانند نقاط ضعف فرمول را برطرف کنند و محصول را به استانداردهای مورد نظر برسانند.
این افزودنیها حتی در مقادیر بسیار کم نیز تغییرات چشمگیری در ساختار شبکه داخلی رنگ ایجاد میکنند. فرایند کنترل ویسکوزیته رنگ بدون استفاده هوشمندانه از این مواد شیمیایی عملا غیرممکن یا بسیار دشوار خواهد بود. در ادامه به بررسی غلظتدهندهها و حلالها میپردازیم.
استفاده از غلظتدهندههای سلولزی و اکریلیک
غلظتدهندهها موادی هستند که با ایجاد پیوندهای هیدروژنی یا درگیریهای فیزیکی ویسکوزیته فاز مایع را بالا میبرند. انواع سلولزی مانند HEC بیشتر در رنگهای پایه آب کاربرد دارند و با جذب آب متورم میشوند. در مقابل غلظتدهندههای اکریلیک یا پلیاورتانی مکانیزمهای پیچیدهتری دارند و میتوانند جریانپذیری را در نرخهای برش مختلف کنترل کنند.
انتخاب نوع مناسب این افزودنی بستگی به نوع رزین و پیگمنت مورد استفاده دارد تا از ایجاد شوک در سامانه جلوگیری شود.
نقش حلالها و رقیقکننده در تنظیم خواص رئولوژی
حلالها سادهترین و سریعترین ابزار برای کاهش ویسکوزیته در رنگهای پایه حلال به شمار میروند. قدرت حلالیت یا Solvency Power یک حلال مشخص میکند که تا چه حد میتواند زنجیرههای پلیمری رزین را از هم باز کند. استفاده از حلال نامناسب نه تنها گرانروی را به درستی کاهش نمیدهد بلکه ممکن است باعث رسوب رزین یا دلمه شدن رنگ شود.
تبخیر حلال پس از اعمال رنگ نیز باعث افزایش سریع ویسکوزیته و تثبیت فیلم رنگ روی سطح میشود.
برای تنظیم نهایی ویسکوزیته در خط تولید مراحل زیر پیشنهاد میشود:
- اندازهگیری اولیه ویسکوزیته با استفاده از ویسکوزیمترهای استاندارد
- افزودن تدریجی حلال یا غلظتدهنده در حین همزدن با دور آرام
- کنترل دمای مخلوط زیرا گرما باعث کاهش کاذب ویسکوزیته میشود
- بررسی مجدد گرانروی پس از گذشت زمان استراحت کافی برای سامانه
خرید مطمئن رنگدانههای تخصصی و پیشرفته از نیلگون رنگدانه
دستیابی به کیفیت برتر در صنعت رنگ و پلیمر نیازمند استفاده از مواد اولیه استاندارد و مهندسی شده است. مجموعه نیلگون رنگدانه با برند تجاری NILICHEM و با تکیه بر دانش فنی روز دنیا طیف وسیعی از رنگدانههای معدنی و آلی را تولید و عرضه میکند. محصولات ما دارای گواهی نانومقیاس هستند و به گونهای طراحی شدهاند که چالشهای مربوط به پخششوندگی و پایداری ویسکوزیته را در خط تولید شما رفع کنند.
سوالات متداول
چرا ویسکوزیته رنگ در طول زمان انبارداری افزایش مییابد؟
این پدیده معمولا به دلیل تبخیر حلالها از دربهای نیمهباز یا واکنشهای شیمیایی تدریجی بین رزین و رنگدانهها رخ میدهد که باعث ایجاد ساختارهای ژلی میشود.
چگونه میتوان مشکل شره کردن رنگ را بدون تغییر فام حل کرد؟
با استفاده از مقدار کمی غلظتدهندههای تیکسوتروپیک یا عاملهای ضد شره میتوان بدون دستکاری در نسبت رنگدانه ویسکوزیته را در حالت سکون افزایش داد.
آیا نوع پیگمنت در مقدار مصرف حلال تاثیر دارد؟
بله پیگمنتهایی با سطح ویژه بالا و جذب روغن زیاد نیاز به حلال و رزین بیشتری برای رسیدن به ویسکوزیته مناسب دارند و مصرف حلال را بالا میبرند.
