I coloranti utilizzati negli impianti tintometrici per i punti vendita devono avere un'eccellente compatibilità con diversi basecoat per garantire colori omogenei e riproducibili. Questa rimane una delle sfide più difficili che il formulatore di vernici decorative a base acqua deve affrontare oggi. Questo paper descriverà i meccanismi coinvolti nella stabilizzazione del colorante e spiegherà come utilizzare gli specifici tensioattivi all'interno della formulazione del basecoat per prevenire la destabilizzazione del colorante e garantire le prestazioni previste.
Introduzione
Impianti tintometrici per punti vendita (POS): vantaggi e sfide
Gli impianti tintometrici POS consentono ai produttori di vernici di produrre solo pochi basecoat a cui poi sono aggiunti i coloranti in negozio. Questo approccio permette ai clienti di utilizzare una palette di colori molto ampia, mentre i produttori di vernici e i rivenditori possono risparmiare denaro immagazzinando meno materiali. Di conseguenza, si evita di sprecare molta vernice inutilizzata. Tuttavia, i coloranti utilizzati negli impianti tintometrici POS devono avere un'eccellente compatibilità con i diversi basecoat per garantire che i colori siano omogenei e riproducibili in tutte le condizioni.
I cambiamenti nelle composizioni dei coloranti universali richiederanno spesso una riformulazione dei basecoat, per compensare eventuali effetti negativi che i nuovi coloranti potrebbero avere sulle proprietà finali della vernice. Ciò riguarda anche sviluppo del colore e l'accettazione del colorante.
Sviluppo del colore e accettazione dei coloranti
Il termine "sviluppo del colore" descrive il grado di intensità della tinta e la qualità del colore che si raggiungono quando una vernice viene colorata. Un buon sviluppo del colore implica che il colore non cambi e che sia dell’intensità prevista. L’ "accettazione del colorante" è la capacità di un basecoat di essere colorato in un modo che consenta di ottenere uno sviluppo del colore efficiente e uniforme su tutto il rivestimento applicato. Un metodo pratico per determinare il grado di accettazione del colorante è il cosiddetto test di “sfregamento”. Eventuali differenze nel colore sono facilmente rilevabili sull’area sfregata e sono indicative riguardo alla destabilizzazione di almeno uno dei pigmenti utilizzati nella formulazione. La Figura 1 mostra esempi di problemi nell’accettazione dei coloranti.
Figura 1. Esempi di problemi tipici di accettazione dei coloranti osservati nei "rub-out"Tensioattivi: la causa e la potenziale soluzione al problema
I tensioattivi sono gli additivi scelti per fornire la bagnabilità, la dispersione e la stabilizzazione dei pigmenti e dei riempitivi utilizzati nelle pitture a base acqua.
Per comprendere meglio il comportamento dei tensioattivi nelle formulazioni, è stata condotta una serie di esperimenti per studiare la capacità di vari tensioattivi non ionici di migliorare l'accettazione dei coloranti nelle vernici architettoniche a base acqua.
Risultati e discussioni
L’esperimento
Le pitture a base acqua commerciali sono state acquistate da rivenditori locali e utilizzate senza modifiche.
Gli alcossilati di diolo acetilenico, i tensioattivi formulati e gli alcol etossilati sono stati valutati in post-aggiunta al basecoat all'1,0% in peso. Il giorno successivo, è stato aggiunto l'1,0% in peso di colorante al basecoat e la vernice è stata miscelata per due minuti. Dopo due minuti, è stato prelevato un piccolo campione per la valutazione. La vernice rimanente è stata quindi miscelata per un tempo di miscelazione totale di dieci minuti.
I prelievi dei campioni di vernice "2 min" e "10 min" sono stati effettuati su un grafico Leneta (spessore del film bagnato di 150 micron), i test di sfregamento sono stati eseguiti un minuto dopo il prelievo.
Per determinare l'influenza degli additivi sulla compatibilità del colore e sull’intensità del colore, i valori di L*, a*, b*, c*, h* e DE* sono stati misurati sui prelievi essiccati.
Risultati
In un basecoat acrilico a base acqua che è stata colorato utilizzando l'1,0% in peso di un colorante pigmentato viola 23, è stato osservato che molti tensioattivi di varia natura chimica sono stati in grado di migliorare da leggermente a significativamente l’intensità del colore della vernice; tuttavia, solo il diolo acetilenico alcossilato (TMDD-EOPO) ha mostrato un miglioramento significativo (DE < 0,5) nel test di rub-out (Figura 2 e 3).
Figura 2. Confronto dei valori di intensità del colore e sfregamento (DE) ottenuti con una vernice acrilica a base acqua colorata con PV23 all'1,0% in peso contenente l'1,0% in peso di additivo per l'accettazione del colore.
Figura 3. L'aggiunta dell'1,0% in peso di TMDD-EOPO migliora significativamente l'accettazione del colore di una vernice acrilica a base acqua quando è colorata con l'1,0% in peso di colorante PV23.Ulteriori test di screening sono stati condotti per determinare gli effetti del tipo e del grado di alcossilazione sull’intensità del colore e sullo sfregamento con una serie di diol etossilati acetilenici (TMDD-4EO, TMDD-10EO e TMDD-23EO).
Figura 4. Confronto dell’intensità del colore e dei valori di sfregamento (DE) ottenuti per la vernice acrilica a base acqua colorata con PV23 contenente l'1,0% in peso di tensioattivi alcossilati TMDD.Tutti i dioli acetilenici alcossilati hanno migliorato significativamente l’intensità del colore ottenuta colorando il basecoat acrilico con il colorante. Ciò non sorprende, poiché gli agenti bagnanti dinamici possono consentire una bagnatura più efficiente delle particelle del pigmento e permettere così una migliore dispersione delle particelle del pigmento; fintanto che il disperdente polimerico presente nella formulazione può stabilizzare queste particelle di pigmento più piccole, si ottiene una maggiore intensità del colore.
Sia l'intensità del colore sia i valori di sfregamento (DE) sono migliorati in misura più significativa poiché il grado di etossilazione è diminuito, specialmente con TMDD-EOPO.
Uno studio simile è stato condotto utilizzando lo stesso basecoat acrilico base acqua, ma colorandolo con l'1,0% in peso di un pigmento blu 15:3 (Figura 5).
Figura 5. Confronto dell’intensità del colore e dei valori di sfregamento (DE) ottenuti per la vernice stirene-acrilica a base d'acqua colorata con PB15:3 contenente l'1,0% in peso di tensioattivi alcossilati.Il basecoat ha già una buona accettazione del colore e solo l'alcol etossilato HLB più alto (AE HLB 18.2) può migliorare sia l’intensità del colore sia lo sfregamento (DE) per questo colorante per basecoat (Figura 5). Ciò è probabilmente dovuto alla capacità di AE HLB 18.2 di fornire stabilizzazione sterica, agendo come co-disperdente, per migliorare la stabilizzazione complessiva dei pigmenti bianchi e dei riempitivi nel basecoat.
Conclusioni
Gli esperimenti condotti in questo studio hanno dimostrato che i tensioattivi non ionici che riducono la tensione superficiale dinamica, come i dioli alcossilati acetilenici, sono spesso efficaci anche nell'aumentare l’intensità del colore ottenibile colorando un determinato basecoat. Inoltre, gli alcol etossilati, in particolare quelli con valori HLB più elevati, sono spesso in grado di migliorare l'accettazione del colore, presumibilmente a causa della loro capacità di fornire stabilizzazione sterica a pigmenti e riempitivi. Tutti questi additivi possono stabilizzare i pigmenti durante il riequilibrio del tensioattivo/disperdente dopo la miscelazione.