Tecnologia degli agenti disperdenti: una panoramica

Peter Harbers – UNIQCHEM GMBH
Manuel Scolari – EUROSYN

Fondamenti della stabilizzazione dei pigmenti
I pigmenti sono da sempre incorporati nelle formulazioni per conferire colore, opacità e resistenza agli agenti atmosferici, proprietà che la formulazione da sola, non è in grado di garantire. La loro efficacia dipende da un processo in tre fasi: bagnatura, macinazione e stabilizzazione.
Durante la fase di bagnatura, aria e umidità presenti sulla superficie del pigmento vengono rimosse e sostituite dal liquido del mezzo di macinazione; segue la fase di dispersione, in cui, grazie a elevate forze di taglio, gli agglomerati di pigmento vengono ridotti dimensionalmente, preferibilmente in particelle primarie. Il processo di stabilizzazione avviene grazie all’utilizzo di un disperdente. Poiché le particelle del pigmento tendono naturalmente a flocculare per raggiungere uno stato energetico più stabile, l’utilizzo di un disperdente è fondamentale.

La selezione dell’additivo corretto può risultare complessa; la scelta dipende da diversi fattori, come la natura del pigmento: i pigmenti inorganici presentano cariche ioniche, mentre quelli organici sono caratterizzati da strutture aromatiche covalenti. Un parametro chiave è la superficie specifica del pigmento, utilizzata per determinare la quantità di disperdente necessario. Un ulteriore aspetto da considerare è il meccanismo di stabilizzazione, che può essere elettrostatico (repulsione tra cariche nei sistemi acquosi) oppure sterico (tramite polimeri adsorbiti che creano una barriera  fisica); in quest’ultimo caso è essenziale garantire una copertura completa della superficie e una buona compatibilità con il legante. Infine, è necessario considerare se si sta operando in sistemi base solvente, base acqua o solvent-free.
Tutti questi parametri devono essere attentamente valutati per ottenere una stabilizzazione ottimale, massimizzando l’ingombro sterico, prevenendo fenomeni di sedimentazione, perdita di gloss e rub-out, al contempo migliorando le proprietà ottiche e reologiche del sistema.

Chimica e proprietà degli agenti disperdenti
I disperdenti comprendono diverse famiglie chimiche, tra cui poliuretani, poliacrilati, poliesteri (sali amminici), copolimeri (PAS/MSA) e disperdenti a base di acido acrilico. Oltre alla natura chimica, è possibile distinguere due principali tipologie in funzione del peso molecolare:
LMWD (disperdenti a basso peso molecolare) e HMWD (disperdenti ad alto peso molecolare).
Gli LMWD presentano un peso molecolare medio compreso tra 500 e 2.000 g/mol e risultano più indicati per pigmenti inorganici; generalmente coprono una superficie limitata e facilitano la bagnatura del pigmento. Al contrario, gli HMWD sono più versatili; grazie a un peso molecolare compreso tra 3.000 e 30.000 g/mol, garantiscono un’elevata capacità di adsorbimento sul pigmento risultando in una migliore stabilità, grazie a una copertura superficiale più ampia. Questa tipologia di disperdenti presenta inoltre una maggiore stabilità reologica, prevenendo incrementi di viscosità e fenomeni di flocculazione.

Focus sugli agenti disperdenti: 680U, FA625 e 690W
UniqSperse 680 U è un agente bagnante e disperdente ad alto peso molecolare per applicazioni base acqua, base solvente e solvent-free; si presta come un eccellente additivo nella dispersione del carbon black, consentendo un eccellente sviluppo del nero (jetness), ma è anche adatto a pigmenti organici e inorganici e a concentrati privi di resina, garantendo elevata trasparenza e ottimo sviluppo colore per pigmenti HPP, oltre a una marcata riduzione della viscosità e a una buona compatibilità con resine, plastificanti e sistemi UV.
UniqSperse FA 625 è un disperdente con funzione di emulsionante e compatibilizzante per coloranti universali, adatto a sistemi base acqua, solvente e solvent-free; mostra ottime proprietà nella dispersione di tutti i tipi di pigmento ed è indicato sia per pigmenti organici che inorganici e per concentrati senza resina. Un aspetto rilevante è la possibilità di utilizzarlo in post-aggiunta, consentendo di migliorare l’accettazione del colore sia in sistemi acquosi che a solvente.
Le principali cause dei fenomeni di flooding e floating sono legate a differenze nella mobilità dei pigmenti (ad esempio dimensione particellare), differenze di carica e fenomeni di evaporazione del solvente e convezione; questo additivo favorisce il raggiungimento dell’equilibrio fino alla stabilizzazione del sistema.
UniqSperse 690 W è un agente bagnante e disperdente specifico per applicazioni base acqua, particolarmente indicato per coatings industriali e coloranti all’acqua; mostra ottime prestazioni nella dispersione di tutti i tipi di pigmento, sia organici che inorganici e concentrati senza resina, garantendo una significativa riduzione della viscosità e un eccellente sviluppo colore, risultando una scelta particolarmente efficace per tutte le tipologie di pigmento e con prestazioni eccellenti nei sistemi bianchi.

SCARICA ARTICOLO IN PDF