色彩的使用早于现代人类。从用石英石或鲍鱼壳研磨颜料制作人体装饰颜料和早期洞穴DIY项目的日子开始,颜色选择已经扩展到黄赭色线之外。不幸的是,研磨颜料仍然伴随着我们。

研磨或分散颜料是许多行业的关键做法。在涂料中,彩色颜料的分散对获得所需的颜色、稳定性和耐候性能至关重要。分散剂的质量也影响着彩色颜料使用的经济性。非最佳/分散不足会导致着色强度降低,并通过更高的配方成本降低经济效率。相反地,更多的研磨需要花费时间和金钱,能量投入和色彩强度的回报也在递减。大多数颜料都有一个点,在颜色开发和加工费用之间,它们的颜色特性是平衡的。

涂料公司在研磨颜料上花费大量资源。除了自己磨颜料外,还有第三方专家可以完成这一步,简化生产过程。另一方面,许多颜料制造商已经推出了“易分散”的颜料化学制品。过去已经有了容易分散的颜料版本,但直到最近,完整的颜色系统与一系列可用的颜料已经上市。现在有各种各样的有机和无机颜料化学物质,以容易分散的形式存在。

为了了解容易分散的颜料所带来的好处,必须研究用标准方法和商业分散剂研磨颜料的替代方法。

标准颜料研磨

大多数颜料以干的形式出现,必须分散到涂料中。在预混合中,将颜料添加到溶剂和树脂溶液(或有添加剂的水)中。混合和研磨产生的剪切破坏了团聚体和团聚体,使颜料表面湿润。先进的添加剂用于促进颜料研磨过程中的润湿和分散。专门设计的设备,如卧式或立式介质磨机、旋转球磨机、三辊磨机和各种转子-定子配置,已被开发用于研磨颜料。一旦颜料研磨完成,分散液就会变成最终的形状供使用。图1显示了标准颜料研磨过程的示意图。

与颜料研磨活动有关的费用包括:

  • 劳动;
  • 磨耗材(例如,密封件、介质、衬里、泵);
  • 电力/其他公用事业;
  • 工厂清洁(例如,溶剂和用品);
  • 物料在磨机(例如,在室、软管和泵)中的损失;
  • 清洗和洗涤溶剂的处置和处理;
  • 可能来自前批和设备(钢材和介质)的污染;
  • 去除不合格或受污染的材料;188金宝搏bet官网
  • 设备的资本支出。

研磨颜料还有操作上的考虑:

  • 批与批之间颜料分散特性的变异性;
  • 为合适的轧机规模安排合适的批量;
  • 磨制颜料所需时间(或次数)的可变性。

根据整个涂料生产系统的需要,分散剂可以以多种形式使用。它可以像单一颜料分散使用在完成的涂层一样简单。色散可在色细胞系统中用作完整的配方或作为弹性配方的中间体。多种颜料可共磨在一起,省去了混合单一颜料材料的步骤。188金宝搏bet官网根据对涂层的需求、可用的生产设备和所提供产品的复杂性,不同的方法有不同的应用。所有这些步骤都依赖于颜料研磨。

研磨颜料的复杂性和成本都是必要的,因为不恰当的加工会导致原材料使用效率降低或涂层整体性能较差。由于研磨颜料是涂料生产的基础,许多公司,甚至是大型的、复杂的跨国公司,对与分散有色颜料相关的所有成本都有有限的核算。通常只有一个基本的颜料研磨成本模型,而没有考虑颜料研磨的难度,维持质量需要多少时间和精力,以及安排生产的复杂性。

商业分散

商业分散提供了一个替代方案,研磨颜料内部。分散制造的耗时和混乱的步骤可以外包,大大降低了复杂性。分散可以被视为两种一般类型。一般的商业等级提供通用的颜料配方,而定制的分散剂可以定制,甚至遵循特定的配方给分散室。

根据最终涂料的技术要求和性能要求,基于常见颜料化学成分的通用分散剂可以在广泛的系统中经济地使用,并获得可接受的结果。由于膜的形成和最终电阻性能的干扰,一般分散剂的高负载会导致性能下降。

定制分散剂可以根据所使用的特定化学物质进行定制,以满足兼容性和性能要求。更高性能的颜料甚至指定的颜料等级可以确保最佳的性能。离散度的定制化程度越高,它从更通用的离散物流中获得的经济利益就越少。在完全定制的分散中,库存和物流也必须考虑在内。

容易分散颜料

容易分散的颜料为涂料公司提供了第三种将颜色融入到他们的系统中的方法,而不需要在内部研磨颜料的复杂性或使用颜料分散屋的折衷。易分散的颜料,尤其是高性能涂料,具有决定性的优势。首先,什么是容易分散的颜料?易分散的颜料应:

  • 不使用专用的分散设备如球磨机、小型媒介磨机、转子-定子型混合器或其他设备生产分散料。普通高速/剪切搅拌机是首选设备所需。
  • 可在一个完整的颜料化学范围内制定一个广泛的颜色信封。
  • 生产的分散剂性能与标准颜料研磨设备生产的分散剂相同。
  • 严格控制批次到批次的一致性。
  • 与添加剂配合使用,使其易于分散,不影响涂层的性能。
  • 最佳兼容广泛的树脂体系在溶剂,水性和100%固体配方。

牧羊人色彩公司花了过去十年的时间开发Dynamix®以CICP(复合无机色素)和其他精选氧化物为基础的高性能易分散产品系列。几十年来,CICPs在耐久性、保色性、热稳定性和红外反射率方面一直是最高性能涂料的标准。这些解决问题的颜料现在很容易融入到广泛的涂料中(表1)。

易分散颜料的优点

易于分散的颜料带来方便、一致性和盈利能力。方便来自于只需搅拌颜料和能力,使大或小批次,而跳过颜料研磨步骤。它们是一致的,因为它们通过可控的表面化学作用减少了颜色的可变性,从而提供了固定的颜色。容易分散的颜料的便利性和一致性带来了利润,因为可以取消耗时和昂贵的颜料研磨步骤,整体成本更低(图2)。

方便

易分散颜料带来了方便,因为它大大简化了颜料的分散过程。而不是耗时和复杂的步骤,研磨颜料,完全分散可以使用简单的高速搅拌器。在大多数情况下,可以使用相同的配方和加工可以开始在预混合槽与标准的生产实践。一旦获得与标准预混合料大致相等的能量输入水平,现在完全分散易分散的颜料就可以跳过颜料研磨步骤,直接进入下料槽。这带来了很多好处:

  • 减少了经营工厂的劳动力;
  • 需要维护的设备更少;
  • 减少能源使用;
  • 无磨清物料,可持续性更强;188金宝搏bet官网
  • 磨机内(如室内、软管和泵内)无物料损失;
  • 更大的调度灵活性。

虽然容易分散的颜料技术已经存在了几十年,特别是在TiO2工业上,最新一代的这些颜料有更好的分散性能。这些改进可以从易于分散的TiO的普通版本的分散数据中看到2(PW6)和最新版本的易分散CICP黑(PBk28)在溶剂基丙烯酸与高速混合叶片(图3)2获得大于7 Hegman的完全色散时,需要大约30分钟才能达到这个水平。容易分散的CICP黑色在五分钟内获得完全分散。容易分散的颜料只要搅拌就能起作用。

这种容易分散的特性不仅适用于液体涂料,也适用于粉末涂料,在粉末涂料中,快速润湿确保了在挤出步骤中完全和一致的分散。

由于以易分散颜料为基础的分散剂可以在高速搅拌器上制造,因此可以根据需要制造小批量或大批量。除了在生产批量大小上的自由,新配方可以从实验室迅速扩大到全面生产。

一致性

易分散的颜料使彩色颜料的分散具有一致性。有许多不同的技术可以使颜料易于分散,而这些技术的细节往往是商业机密。我们开发了Dynamix技术,以补充基CICP颜料化学的高性能性质。为了更好地理解该技术及其好处,可以使用该过程的简单图示表示(图4)。

标准CICP颜料通过高温煅烧生产,以确保稳定性和惰性。然后控制颜料颗粒,以产生最佳平衡的石质颜色和色调强度。然后在颜料的表面进行纳米级的表面修饰。没有使用大量的添加剂,这可能会影响最终涂层的热、光和化学稳定性。干燥形式的颜料可以在全球分布,而不受液体着色剂的限制。

这种技术有一些关键的优势。所有的高性能CICP和选定的无机颜料都获得了相似的改性表面化学。这意味着在液体体系中,不同的颜料具有相似的分散特性,而不是不同基础颜料的表面与涂料体系不同。如果所有的色素颗粒行为相似,就会减少分散问题,如泛滥和漂浮。

该专利系统的另一个优点是易于分散的颜料与溶剂、水和100%固体体系兼容。这使得新的颜料技术,如用于较冷基材的红外反射颜料,可以迅速融入到新的系统中,取代目前使用的颜料。再加上高速搅拌器生产的固有可扩展性,新的和差异化的产品可以快速和经济地开发出来。

易分散颜料稠度的提高带来了几个好处:

  • 绕过颜料研磨设备,减少污染;
  • 少加工不合格或污染的材料;188金宝搏bet官网
  • 批与批之间颜料分散性能无差异;
  • 由于去掉了可变的颜料研磨步骤,加工时间一致。

所有这些因素都保证了生产管理者可以依赖于易分散颜料的锁色。

盈利能力

所有的方便和一致性,容易分散的颜料带来提高的利润。容易分散的颜料提高了产量,减少了原材料的使用,同时减少了资金的需求,从而导致整体成本更低,利润更高。

易分散颜料具有最佳的石质颜色和着色强度平衡。而不是必须研磨颜料获得所有经济的高着色强度,改善着色强度是容易获得的。将在标准颜料研磨设备中加工的标准版本的颜料与相同颜料化学成分的容易分散的版本进行比较,着色强度显著增加(图5)。更大的着色强度意味着更有效地利用原材料,降低配方成本。188金宝搏bet官网

还可以节省材料,因为分散基不会在颜料研磨步骤中丢失,因为总有一些材料留在泵、软管和磨腔中。由于不需要研磨颜料,这些材料都不会丢失。

经营一家涂料公司的资本要求来自许多方面。两个主要领域是购买设备所需的资本和融资库存所需的资本。容易分散的颜料在这两个方面都有帮助。

颜料研磨设备是高度专业化和昂贵的获取和维护。获得合适的轧机规模,以平衡吞吐量和灵活性的特性,需要洞察终端产品的需求。获取这些信息可能是困难和昂贵的,而且在预测未来需求时总是存在不确定性。容易分散的颜料消除了获得新的颜料研磨设备的问题,因为它不再需要。易于分散的颜料可以快速响应客户需求的变化。

易于分散的颜料的便利性和一致性允许在三个层次上减少库存(及其成本)。因为容易分散的颜料具有固定的颜色特性,所以需要较少的原料库存。不需要在装运前验证颜色和分散性能,也不需要保留大量的原材料,以减少新批颜料的时间、精力和成本。188金宝搏bet官网由于易分散颜料的快速转化,在制品库存也减少了。由于消除了颜料研磨步骤,所以污染的机会更少,从而减少了加工库存。最后,由于更短的交货时间和能够按客户需要的大小批量生产,而不是在工厂中最佳运行所需的大小,对成品库存的要求更低。

虽然化学家和生产人员会欣赏易分散颜料的便利性和一致性,但易分散颜料可能是会计师、分析师和管理人员喜欢的第一种颜料。

结论

容易分散的颜料消除了昂贵和耗时的颜料研磨步骤,为着色剂生产带来了方便、一致性和盈利能力。颜料加工的发展为现代涂料公司提供了先进的工具,以快速开发和生产差异化的产品和服务。该技术特别适用于高性能和特殊颜料以及利用这种性能的涂料。虽然容易分散的颜料可以被视为技术创新,但它们实际上是在涂料制造的各个层次都具有优势的工具。它们给实验室的化学家、车间的生产主管和董事会的经理带来了好处。

如今的一句口头禅是“跳出框框思考”。易分散颜料彻底颠覆了这一概念,因为在每一盒易分散颜料中都有相当于颜料研磨设备的设备,通过简化和更快的生产来节省时间,通过更大的便利性和一致性来降低整体成本,从而实现真正的底线节约。不要跳出框框思考问题,要从框框内思考高性能着色剂的解决方案。n

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