Przedstawiono wyniki badań porównawczych past pigmentowych różnych dostawców i oferowanych systemów kolorowania. Omówiono aspekty jakościowe oraz ekonomiczne wynikające z kosztu zakolorowania pastami pigmentowymi do uzyskania odpowiedniego nasycenia barwy. Przedstawiono sposób postępowania przy wyborze systemu kolorowania oraz dostawcy past pigmentowych.

ABSTRAKT. Przedstawiono wyniki badań porównawczych past pigmentowych różnych dostawców i oferowanych systemów kolorowania. Omówiono aspekty jakościowe oraz ekonomiczne wynikające z kosztu zakolorowania pastami pigmentowymi do uzyskania odpowiedniego nasycenia barwy. Przedstawiono sposób postępowania przy wyborze systemu kolorowania oraz dostawcy past pigmentowych.

ABSTRACT. How to choose a tinting system?
Presents the results of of comparative tests of pigment pastes various suppliers and offered coloring systems. Discusses the qualitative and economic benefits from the cost of coloring to get proper color saturation. Shows the procedure for the selection of coloring system and supplier of pigment pastes.

Czytając referat oglądaj prezentację z pdf-u zamieszczonego na końcu artykułu.

Wstęp
Kolorowe farby i tynki dyspersyjne stanowią podstawę funkcjonowania na rynku. Mało który producent wyobraża sobie swój asortyment farb i tynków w kolorze wyłącznie białym. Dla zaspokojenia potrzeb klienta należy szybko i sprawnie reagować na potrzeby związane z kolorowaniem „na poczekaniu”. W tym celu opracowano wiele systemów kolorowania, które pozwalają na uzyskanie kilku tysięcy odcieni na dowolnych farbach, emaliach czy tynkach dyspersyjnych. Zanim jednak te tysiące kolorów będzie można przygotowywać na życzenie rynku, należy wybrać, na jakim systemie najlepiej jest pracować. Mówiąc „najlepiej” mamy na uwadze aspekty jakościowe i ekonomiczne. Właściwa ocena tych aspektów pozwala na świadome i uzasadnione sięgnięcie po dany system kolorowania i wdrożenie do stosowania w produkcji farb i tynków dyspersyjnych.

Przystępując do rozważań nad wyborem dostawcy systemu kolorowania i past pigmentowych producenci farb i tynków zasięgają opinii o funkcjonowaniu danego systemu na rynku, biorą pod uwagę koszt past pigmentowych, możliwości uzyskania kolorów z NCS, RAL, posiadanie przez dostawce systemu kolorowania własnych wzorników kolorów, które można zaadoptować do potrzeb producenta farb (stworzenie własnych okładek wzorników, uzyskanie z nich kolorów), serwis zapewniany przez producenta systemu kolorowania oraz stabilność i powtarzalność dostaw past pigmentowych.Wybór systemu kolorowania wg Spektrochemu
Wybierając dostawcę systemu kolorowania należy w pierwszej kolejności dokonać oceny jakości past pigmentowych. Ocena ta polega na przeprowadzeniu badań laboratoryjnych w zakresie porównania:
–zachowania się koloru w powłokach uzyskanych z baz opartych o różne surowce
–intensywności koloru po zakolorowaniu wyrobów bazowych

Porównania zachowania się koloru w powłokach uzyskanych z baz opartych o różne surowce mają na celu pokazanie różnic w odporności na światło zakolorowanych farb i powłok z nich otrzymanych. Okazuje się, że ta sama pasta pigmentowa może zachowywać w zaskakująco odmienny sposób w różnych układach, w zależności od użytego spoiwa polimerowego, napełniacza, dodatków celowych (szczególnie dyspergatorów, biocydów), jak również od procesu produkcyjnego (głównie dyspergowania, łączenia zdyspergowanej pasty pigmentowo- napełniaczowej z dyspersją polimerową).

Badania porównawcze wykonuje się na standardowej farbie bazowej TR (transparentnej) przygotowanej w czterech wersjach: na dwóch dyspersjach polimerowych i dwóch napełniaczach węglanowych. Farba bazowa posiada SOP 65% (stężenie objętościowe pigmentów i napełniaczy), suchą pozostałość 61% m/m i jest przygotowana bez udziału bieli tytanowej. Baza jest celowo tak przygotowana, aby można było uzyskać intensywne odcienie przy jednoczesnym dużym udziale dyspersji polimerowej. Bazy pigmentuje się pastami pigmentowymi w ilości 8% wagowo w stosunku do odważonej bazy. Po wymieszaniu próbek z pastami pozostawia się je na dobę, ponownie miesza i otrzymuje powłoki do badań i pozostawia na 14 dni do kondycjonowania w warunkach znormalizowanych. Na przygotowanych próbkach wykonuje się badanie odporności na działanie światła i temperatury za pomocą naświetlania wysokoprężną lampą kwarcową o mocy ca. 400W przez 6 godzin, po czym umieszcza się powłoki w cieplarce o temperaturze 50±2°C na 18 godzin. Taki cykl dobowy powtarza się pięciokrotnie. Przed rozpoczęciem i po zakończeniu pięciu cykli oznacza się współrzędne barwy L* a* b* wg PN-ISO 7724-2:2003 i wyznacza różnicę odcienia barwy DE*ab wg PN-ISO 7724-3:2003.W Tabeli 1 przedstawione zostały porównawcze wyniki badan powłok otrzymanych z zakolorowanych wybranymi pastami pigmentowymi (kolorantami) od czterech dostawców.

Tabela 1. Różnica odcienia barwy DE*ab po 5 cyklach naświetlania i temperatury

Z przedstawionych wyników badań w Tabeli 1 wyraźnie widać, że odporność większości powłok zależy od receptury, a dokładniej od użytych w niej surowców. Bardzo spektakularne różnice w odporności na płowienie widać w przypadku np. koloru pomarańczowego. Dla kolorantu PO74 od dostawcy nr 2 w przypadku dyspersji 1 na napełniaczu nr 1 i nr 2 odporność wynosi DE*ab od 5,4 do 5,7, zaś ta sama pasta pigmentowa użyta w farbach na dyspersji nr 2 i napełniaczu nr 1 i nr 2 uzyskuje odporność na poziomie DE*ab = 1,0. W tym wypadku stwierdzić można, że rodzaj dyspersji polimerowej zastosowanej do wytworzenia farby miał kluczowe znaczenie dla odporności powłoki pomarańczowej, uważanej powszechnie za mocno płowiejącą. W przypadku koloru pomarańczowego, na kolorancie PO34 dostawcy nr 4 widać, że odporność zmienia się wraz ze zmianą dyspersji polimerowej i napełniacza. Najgorszą odporność (DE*ab = 4,0) powłoka uzyskuje na dyspersji nr 1 i napełniaczu 1, najlepszą zaś (DE*ab = 1,0) na dyspersji nr 2 i napełniaczu nr 2.

Analizując wyniki przedstawione w Tabeli 1. można również wyciągnąć wniosek, że nie ma wyraźnie lepszej odporności powłok zakolorowanych pigmentami nieorganicznymi w stosunku do powłok z pigmentami organicznymi. Odporności te zależą od składników użytych w farbie. W przypadku dyspersji polimerowych za takie zachowanie odpowiadają pozostałe po polimeryzacji inicjatory, a więc związki silnie utleniające (nadtlenki, nadsiarczany). Mają one zdolności do generowania wolnych rodników, które pod wpływem światła inicjującego reakcje chemiczne powodują płowienie powłok malarskich. Zdolność do zapoczątkowywania takich reakcji zależy od ilości inicjatorów, podatności innych składników na reakcje z nimi lub chociażby od podatności innych składników na reakcje z utworzonymi wolnymi rodnikami.

W przypadku napełniaczy, które są minerałami pochodzenia naturalnego, występują w nich różnorodne zanieczyszczenia organiczne i nieorganiczne (np. żelazo, mangan). Zanieczyszczenia te są również podatne na branie udziału w reakcjach chemicznych, w których mogą powstawać związki skłonne do reakcji z pigmentami. Jeżeli skumulują się w jednej powłoce wolne rodniki wytworzone przez inicjatory z dyspersji polimerowych mogą one reagować z zanieczyszczeniami z napełniaczy i potęgować płowienie powłok będące wynikiem skomplikowanych reakcji z pigmentami lub innymi składnikami. Procesów tych w żaden sposób nie można przewidzieć, w związku z tym należy ograniczać do minimum podatność na występowanie takich reakcji. Można to zrobić prowadząc powyższe badania na różnych spoiwach polimerowych i napełniaczach. Podane tu wyniki są jedynie przykładami, które należy dodatkowo rozszerzyć o sprawdzenie wpływu dyspergatorów, procesu dyspergowania oraz udziału biocydów na zachowanie się powłok kolorowanych pastami pigmentowymi. Badania te wykonuje się w identyczny sposób dla tynków dyspersyjnych na przygotowanej bazie transparentnej masy tynkarskiej.

Producent farby czy tynku musi mieć świadomość, że wybór past pigmentowych i tym samym systemu kolorowania musi wiązać się z modyfikacjami samych wyrobów bazowych. Okazać się może, tak jak w powyższych badaniach, że pasty pigmentowe, których zamierza użyć zachowują się negatywnie w stosowanym obecnie układzie surowców. Ich zmiana na te, które podczas badań uzyskały pozytywne wyniki spowoduje, że powłoki będą odporne na działanie światła.

Porównania intensywności koloru, po zakolorowaniu farby bazowej prowadzi się w celu wykazania, która pasta pigmentowa cechuje się najsilniejszą efektywnością kolorowania. W Spektrochemie badanie to wykonuje się na bazie P (podstawowej, białej) farby SOP 65% o suchej pozostałości 60% m/m z udziałem bieli tytanowej na poziomie 45% w SOP-ie farby. Jako spoiwo polimerowe używana jest wolna od APEO dyspersja kopolimeru styrenowo-akrylowego. Pasta pigmentowa jest dodawana w ilości 2% wagowo do odważonej masy bazy. Po wymieszaniu farba jest odstawiana na drugi dzień, ponownie mieszana, nanoszona na płytki szklane, a powłoki kondycjonowane przez 24 godziny. Po tym czasie dokonuje się pomiarów L* a* b*, wybiera się powłokę o największej intensywności barwy i w stosunku do niej oznacza się DE*ab pozostałych powłok. Farba bazowa jest przygotowana z bardzo dużą ilością bieli tytanowej celowo, aby jeszcze lepiej zauważyć zdolność pasty pigmentowej do kolorowania, mimo wysokiej siły rozbielania bazy. Na podstawie tych badań wyznacza się ilość pasty potrzebnej do zakolorowania bazy dla otrzymania powłoki o najwyższej intensywności barwy oraz koszt zakolorowania wynikający z potrzebnej ilości pasty pigmentowej.

Jako przykład sposobu prowadzenia badań intensywności koloru oraz uzyskanych wyników omówione zostaną pasty pigmentowe żółte nieorganiczne (bizmutowo-wanadowe) o indeksie koloru PY184 od czterech dostawców. Wyniki oznaczeń umieszczono w Tabeli 2.

Tabela 2. Intensywność koloru i koszt kolorowania różnymi pastami BiVa yellow (PY184)



W wyniku przeprowadzonych badań widać, że jedna z czterech past pigmentowych wykazuje znacznie słabszą zdolność do kolorowania. Intensywność barwy dla trzech past pigmentowych od dostawcy nr 2, 3 i 4 uzyskano porównywalną w wyniku 2% wag. zadozowania kolorantu. Dla pasty od dostawcy nr 1 uzyskano znacznie niższą intensywność, która dla otrzymania porównywalnej intensywności w stosunku do powłoki najintensywniejszej wymagała zwiększenia dozowania do 3,5% wag. W wyniku tego wzrósł koszt zakolorowania o 57% w stosunku do kosztu zakolorowania pastą o najintensywniejszym odcieniu (dostawcy nr 4).

Przedstawione powyżej wyniki badań są przykładami dla zobrazowania metodyki badawczej stosowanej w Spektrochemie do oceny jakości past pigmentowych. Oprócz nich wykonuje się badania dodatkowe polegające na określeniu:
–wpływu dyspergatora i procesu dyspergowania na odporność zakolorowanych powłok i intensywność koloru
–stabilności farby/tynku po zakolorowaniu pastą/pastami pigmentowymi
–tendencji do zmiany odcienia barwy w wyniku niedostatecznego zdyspergowania napełniaczy
lub/i pasty pigmentowej (tzw. rozwój koloru lub akceptacja koloru)
–tendencji pasty do obsychania na powietrzu

Wnioski
System kolorowania ma zapewnić sprawną i długofalową współpracę producenta farb/tynków, klientów kupujących kolorowany asortyment i dostawcy systemu/past pigmentowych. Trudność w zmianie systemu kolorowania na inny zarówno pod względem logistycznym jak i kosztowym powoduje, że musi być on wybierany świadomie. Biorąc pod uwagę aspekty przedstawione w niniejszym referacie zyskuje się pewność, że wdrożone pasty pigmentowe i system kolorowania są odpowiednio przebadane i wybrane świadomie.

Bardzo ważna jest świadomość producenta, iż wybierając system kolorowania nie można się ograniczyć do poszukiwania idealnych past, lecz trzeba liczyć się również z koniecznością modyfikacji wyrobów pod względem surowcowym, recepturowym oraz w obszarze prowadzenia procesu produkcyjnego. Wykonanie tych zabiegów pozwoli wówczas na wprowadzenie bezproblemowego systemu kolorowania.

Artur PAŁASZ, Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Farb, Klejów i Polimerów „SPEKTROCHEM”, Tarnobrzeg

Pobierz pdf prezentacji:
Jak wybrać system kolorowania?
__________
Materiał z seminarium: OPTYMALIZACJA JAKOŚCIOWA I CENOWA TECHNOLOGII WYTWARZANIA WODOROZCIEŃCZALNYCH FARB I TYNKÓW DYSPERSYJNYCH • CZELADŹ 20 XI 2014

Autor: Spektrochem Paint R&D and Testing Laboratory - zobacz wizytówkę firmy