Jasnost a
odstín barvy. Výborné
optické vlastnosti pigmentů titanové běloby jsou postaveny na faktu,
že to jsou bezbarvé, čistě bílé substance ( jemný prášek), jejichž
index lomu je oproti jiným bezbarvým substancím, včetně diamantu,
podstatně lepší (výborný). Následkem toho mají krystaly titanové
běloby extrémně vysoký rozptyl světla. Jsou schopné odrazit zpět téměř
každé viditelné světlo, jakékoli vlnové délky, které je zasáhne.
Nejlepší optické vlastnosti jsou získané pouze takovými krystaly
titanové běloby, které jsou skutečně té správné velikosti, extrémní
čistoty a perfektní struktury. Následující tabulka ukazuje důležitost
čistoty TiO2 krystalů pro jasnost barvy a její odstín.
Vliv
čistoty krystalů |
Pigment |
Fe (mg/kg) |
Cr (mg/kg) |
V (mg/kg) |
Jas (L*) |
Žlutost (b*) |
A |
20 |
2 |
2 |
98,6 |
1,5 |
B |
300 |
10 |
15 |
95,8 |
4,4 |
|
|
|
Přístroje na měření
barevnosti se používají na měření intenzity světla, které je
odraženo od vzorku za různých vlnových délek viditelného světla.
Tyto přístroje jsou rozděleny do dvou hlavních skupin:
spectrofotometry a colorimetry. Oba typy těchto měřidel jsou
vhodné k měření jasnosti a odstínu pigmentů titanové běloby.
Spectrofotometry měří množství odraženého světla všech vlnových
délek spektra od vzorku. Colorimetry poskytují vhodný, méně
náročný (levnější) způsob k porovnání vzorků pigmentů podobné
barvy. Naše laboratoř vlastní spektrofotometr. |
Spektrofotometry a
colorimetry byly standardizovány, tak aby dosahovaly požadavků systému
CIE. V tří impulzním colorimentru je měření odrazu prováděno pomocí
tří oddělených barevných filtrů (červený, zelený, modrý). U
spectrophonometru je důraz kladen na tři vlnové délky. Díky měření
odrazu jakýmkoli přístrojem můžeme vypočítat tři hodnoty X, Y a Z. Na
tomto principu byly vytvořeny další matematické modely k specifikaci
barvy. Dnes je barvy nejčastěji vyjadřována pomocí CIELAB (L*, a*, b*)
hodnot. V tomto systému L* definuje jasnost, a* udává červeno-zelenou
hodnotu a b* žluto-modrou hodnotu.Při kontrole kvality jasnost a
odstín vyhodnocujeme z tablet vytlačených z pigmentu.
Dispergovatelnost.
V následujícím článku je mnoho materiálu a příkladů z oblasti nátěrů,
protože to je největší oblast použití titanové běloby. Také mnoho
vlastností, jako jsou dispergovatelnost jsou mnohem jednodušeji a
přímo změřitelné v oblasti nátěrových hmot, než například v aplikacích
jako jsou papírenství a plasty. Všeobecně je lze ale použít téměř ve
všech oblastech.
První krok v mnoha aplikacích je disperze. Uživatel obvykle míchá, tj.
disperguje pigment v tekutém pojidle. Tato disperze se může nakonec
rozpustit na tekutou formu, jako je vrstva barvy. Během disperze se
částečky tohoto prášku od sebe oddělí. Tento proces může být rozdělen
na tři rozlišné stupně, které jsou však úzce spojeny: navlhčení,
oddělení částic a stabilizace. Všechny tři stupně jsou důležité,
ačkoliv v mnoha případech se největší důraz klade na první dva.
Během prvního stupně, tekuté pojidlo, které může být smícháno z
několika složek, vytlačí vzduch na povrch pigmentu. Čím nižší je
viskozita a povrchové pnutí kapaliny, tím rychleji se toto uskuteční.
Samozřejmě, že charakter povrchu pigmentu, zvláště anorganická a
organická povrchová úprava, ovlivňuje stupeň smočení. Tohoto můžeme
snadněji docílit použitím vhodného disperzantu.
Rozpad shluků může být proveden dvěma různými mechanismy: rozbitím,
nebo třením. Pokud se oddělení uskuteční rozbitím, je výhodné, že
viskozita dispergované směsi je nízká. Situace je opačná, pokud se
disperze uskuteční třením.Je důležité, aby tření bylo laminární ,
protože vířivé tření způsobuje míchání a ne rozpad shluků. Ve většině
disperzních zařízení se kombinuje rozbíjení s třením. Kdykoliv
použijete odlišné zařízení, disperzní preparát musí být optimalizován.
Ideální disperze, ve které všechny krystaly pigmentu existují jako
úplně samostatné částice, nelze dosáhnout. Disperze jsou více, či méně
nestabilní. Různé síly nutí částice pigmentu lepit se k sobě, což
znamená srážet se. Tomu můžeme zabránit přidáním určitých materiálů do
disperze - pojivo, činidlo, …atd., které jsou vstřebány do povrchu
částic pigmentu, tak že je udržují od sebe (prostorová překážka).
Užitím vhodné disperzní metody je možné pigmentu dodat povrchové
náboje stejné polarity, což způsobuje elektrostatické odpuzování. V
systémech založených na základě rozpouštědla je prostorová překážka
nejběžnější stabilizační mechanismus. Ve vodě-rozpustných systémech se
více používá povrchových nábojů.
Pokud je systém (na základě rozpouštědla) stabilizován, takzvanému
pigmentovému šoku zabráníme postupným přidáváním pojiva za silného
míchání mezi jednotlivými přidáními. Poměr pigmentu a pojiva musí být
dodržen během příslušných limitů. Ve vodou ředitelných systémech je
důležité dbát postupu přidávání pigmentů a plniva, kde jsou důležité
zejména spojovací vlastnosti pevné látky a kapaliny. Sražený pigment
rychle ukáže sedliny v barvě / nátěru, ale usazenina se snadno
redisperguje. Srážení zlepšuje vlastnosti barvy v určité aplikaci,
jako je tekutost a pružnost. I když má srážení některé pozitivní
efekty, nevýhody jsou mnohem závažnější. Např., obvykle to snižuje
odolnost vůči počasí (venkovním vlivům). Kryvost sražené barvy je
mnohem horší a redukce barevného nádechu a lesku také je poškozena. Z
těchto důvodů se provádějí opatření k zabránění srážení, nebo alespoň
jeho redukce na minimum. Velikost shluků a povrchové vlastnosti
dispergovaného pigmentu mají významný vliv na snadnost přípravy
disperze a také na to, jak kvalitní a stabilní disperze bude. Pigment
obsahující velké a tvrdé shluky vyžaduje účinné mletí než je dosaženo
dostatečně jemné a stálé disperze. V mnoha aplikacích může i malé
množství neumletých částic způsobit pozorovatelný efekt. Tak malé
procento jako je 0,01% (100ppm) z celkové hmotnosti pigmentu je
dostatečně velké, aby způsobilo neuspokojivý vzezření na tenké vrstvě
barvy, nátěru, inkoustu, nebo plastu. Povrchové vlastnosti částic
pigmentu jsou rozhodujícím faktorem při dispergovatelnosti. Pigment
nemůže být dispergován v kapalině, která odpuzuje jeho povrch. Výrobci
pigmentů titanové běloby se museli tudíž dostat do situace, kdy museli
vyvinout pigment, který by vyhovoval každé skupině spotřebitelů, právě
k jejich účelu, vytvářet typy, které jsou ve své povrchové úpravě
téměř šity na míru. Rozdíly v povrchových vlastnostech vycházející z
rozdílných povrchových úprav vyžadují především, že příslušný,
nejvýhodnější disperzní proces musí být vyvinut pro každý typ
pigmentu, protože požadavky na navlhčení a pojivo se velmi liší. Bylo
vypozorováno, že např. ve vodním prostředí, pigment, který má vysoké
procento oxidu hliníku ve vnější vrstvě, má tendence absorbovat
disperzant mnohem silněji, než pigment se silnějším oxidem křemičitým
ve vnější vrstvě. Hliník obsahující pigment vyžaduje více disperzantu
ve vodném prostředí, než ten, který obsahující více křemíku.
Při vyhodnocování výsledků se obvykle používá metoda grindometru (Hegmanův
přístroj). V současné praxi, dobře dispergovaný systém s velikostí
částic menší než 1-5 mm může být zkoumán pomocí testování lesku,
redukce barevného nádechu, podtónu a kryvosti, protože tyto vlastnosti
jsou měřítkem pro dobrou dispergaci. Navíc, pozorování založené na
usazování poskytly informace o stupni disperze. Velmi řídké disperze
mohou být studovány pomocí metody, založené na rozptylování světla.
Rozdělování částic pigmentu, např. ve vrstvě barvy, nebo plastu je
zkoumána elektronovými mikroskopy.
Kryvost, redukce odstínu
barvy, podtón, lesk.
Kryvost: Jednou z funkcí nátěru, je zakrýt podklad, který má být
zakryt např. nejasnost nebo odchylka barvy. Často potřebujeme něco
jako neprůhlednost / neprůsvitnost, která je možná třeba u papíru,
nebo tenké vrstvy plastu - jinými slovy - maximální nepropustnost
světla k zakrytí obsahů plastových tašek a možnost tisku po obou
stranách nízko-gramážního papíru bez zastínění textu. Krycí síla je
hlavní vlastností pigmentů titanové běloby a zakládá se na vysokém
indexu lomu světla - 2,7 pro rutil a 2,55 pro anatas
Optimalizovaná velikost krystalů, která záleží na kapacitě koncentrace
pigmentu v dané aplikaci. Je to asi 220-230 nm pro nátěrové úrovně,
asi 170-180 nm pro aplikace s nižší kapacitou koncentrace pigmentu,
jako jsou výroba plastu a papíru.
Optimalizovaná velikost částic, která záleží na dané aplikaci. Např.
typická, průměrná velikost částic pro víceúčelovou nátěrovou úroveň je
cca 250-300 nm a pro speciální matné odstíny cca 350-400 nm.
Ostatní optické vlastnosti, jako je redukce odstínu barvy a lesklost
nátěru úzce vyplívají z kryvosti. Následující vztahy mezi dobrými
optickými vlastnostmi a velikostí krystalů / částic pigmentů TiO2
mohou být shrnuty:
· Kryvost , redukce odstínu barvy a podtón: 0,2-0,4 um
· Lesk: pokud je velikost částic větší než 0,5 um , lesklost nátěrů a
inkoustů se zhorší.
Redukce odstínu je optická schopnost pigmentu zjasnit hlavně černou,
nebo barevnou směs. Čím jasnější směs je, tím lepší je redukce odstínu
TiO2.
Podtón znamená odstín / barvu jako např. šedá barva, nebo pojivo
obsahující černou a bílou barvu. Je velice úzce spojený s velikostí
částic pigmentu TiO2. Čím menší velikost částic je, tím modřejší je
podtón a čím větší jsou částice, tím žlutější je podtón.
Lesk nátěru souvisí s intenzitou světla, které cítíme při odrazu
dopadajícího světla z jeho povrchu. Čím intenzivnější je odrazové
světlo, tím lesklejší je nátěr. Ostrost formovaného obrazu je také
spjata s leskem. Povrchová nerovnost nátěru - jedna z funkcí částic
pigmentu - ovlivňuje míru lesku. Čím větší jsou částice pigmentu TiO2,
tím nižší je lesk vrchního nátěru.
Ačkoliv výše uvedené podmínky velikosti krystalů a částic jsou v
produktu dosaženy, povrchové úpravy obou, organických i anorganických
pigmentů TiO2 hrají důležitou roli v rozmístění částic do různých
pryskyřic ovlivňováním rychlosti navlhčení. Tento aspekt
dispergovatelnosti také přímo souvisí s optickými vlastnostmi nátěru .
|