Partikelgrößenverteilung in Farben und Lacken
Der Charakter von Farben und Lacken wird in erster Linie durch ihre farbgebenden Pigmente geprägt. Verschiedene Lösemittel (Anwendungsmedien) halten diese in disper-gierter Form, bewahren vor Agglomeration und dienen der einfachen Verarbeitung der jeweiligen Farben und Lacke. Im Gegensatz zu Farbstoffen sind Pigmente in den verschiedenen Anwendungsmedien unlöslich und liegen in der „Farbe“ oder in dem „Lack“ als fein verteilter, dispergierter Feststoff vor.
Maßgebend für die fertige Dispersionsfarbe oder den fertigen Lack sind neben der chemischen Beschaffenheit vor allem die physikalischen Eigenschaften wie die Partikelgröße und die Partikelgrößenverteilung. Letztere wird in der modernen Farb- und Lackindustrie bereits während der Fertigung überwacht.
Pigmente in hohen Konzentrationen
Pigmentpartikel in Farben und Lacken liegen in Größen von wenigen nm bis in den niedrigen µm-Bereich vor. Für die Bestimmung der Teilchengrößen in diesen kleinen Dimensionen hat sich bereits vor einigen Jahren die statische Laserbeugung durchgesetzt.
Die große Herausforderung zur Messung der Partikelgrößenverteilung von Farben und Lacken ist, die Farb- oder Lackprobe so vorzubereiten, dass sie möglichst unverfälscht gemessen werden kann. Die Systeme der SALD-Serie von Shimadzu verfügen über eine sogenannte „High-Concentration-Cell“ (HC), die es ermöglicht die Farb- oder Lackprobe direkt und ohne aufwändige Probenvorbereitung zu messen.
Die HC-Messzellen beinhalten einen Zellhalter, der zwei Objektträger aneinander drückt. So ist es möglich, die Original-Probe zwischen zwei Trägerplatten zu fixieren und zu vermessen. Dabei kommt es vor allem auf den richtigen Messwinkel an. Für die HC-Messzelle stehen verschiedene Trägerplatten für definierte Filmdicken der Farben und Lacke von 50 bis 500 µm zur Verfügung.
Probenvorbereitung
Die Pigmentkonzentration der meisten Farben oder Lacke ist allerdings etwas zu hoch, um die Partikelgrößenverteilung der Pigmente direkt zu vermessen. Dennoch ist es mit geringstem Aufwand möglich, diese doch direkt zu messen: Mit etwas Lösemittel (Ethanol oder Toluol – je nach Farbe oder Lack) wird ein Farbtupfer „aufgemischt“ und homogen auf den Objektträgerplatten verteilt. Hierdurch wird eine „Verdünnung“ der Pigmentkonzentration erreicht, die eine direkte Messung ermöglicht.
Vorteile für die Qualitätssicherung
Diese Art der Messung ist vor allem am Rande der Produktion von großem Interesse. Nach der Herstellung und vor der Abfüllung der Farben und Lacke kann direkt am Produktionsort (ohne großartige Proben-vorbereitung) eine Bestimmung der Partikelgrößenverteilung vorgenommen werden. Dies stellt einen unschätzbaren Wert für die Qualitätssicherung dar.
Ergebnisse
Die hier gemessene Titandioxiddispersion hat einen mittleren Partikeldurchmesser von 352nm. Der Größenbereich (1% bis 99%) liegt zwischen 235nm und 590nm.
Empfohlenes Gerät / Ausstattung
SALD-2300
HC-23
Partikelgrößenverteilung einer Titandioxid-Dispersion