Tổng quan về tính chất của bột màu
Bột màu và thuốc nhuộm
Chất tạo màu là các chất có khả năng làm thay đổi màu sắc của vật liệu thông qua sự hấp thụ màu có chọn lọc. Chất tạo màu hiện nay được ứng dụng đa dạng trong cuộc sống để tạo màu cho nhiều loại sản phẩm bao gồm mực, sơn, mỹ phẩm, vải và thực phẩm. Người ta ước tính rằng hơn 10.000 loại thuốc nhuộm và bột màu khác nhau được sử dụng trong công nghiệp và hơn 700.000 tấn thuốc nhuộm tổng hợp được sản xuất hàng năm trên toàn thế giới.
Theo cơ chế hấp thụ và phản xạ có chọn lọc các bước sóng ánh sáng cụ thể của chất tạo màu. Khi các bước sóng của ánh sáng trắng gặp một bột màu, một số bước sóng được hấp thụ bởi các liên kết hóa học của bột màu và những bước sóng khác bị phản xạ. Quang phổ được tạo thành từ ánh sáng phản xạ tạo ra màu sắc của bột màu (Hình 1).
Tầm quan trọng của việc đo kích thước hạt màu
Màu sắc của bột màu chủ yếu phụ thuộc vào cấu trúc hóa học của nó. Ngoài màu sắc, các tính chất quan trọng khác của bột màu cũng được quan tâm bao gồm độ bền với môi trường, độ bền với dung môi, giá cả, khả năng phân tán, khả năng chống kết tụ và tính ổn định dưới tác động của hóa chất và nhiệt.
Độ phân tán của bột màu là một trong những yếu tố quan trọng quyết định chất lượng của sản phẩm. Phân tán là quá trình kết hợp các bột màu và chất độn vào môi trường lỏng sao cho các hạt bột màu phân bố đều trong môi trường, dung môi (thường là nước). Các hạt bột màu thường không tồn tại dưới dạng các hạt nhỏ mà thay vào đó là các tập hợp và hạt kết tụ. Việc đưa các cụm kết tụ này thành các hạt nhỏ là cần thiết để các hạt bột màu có độ phân tán cao (Hình 3).
Các hạt bột màu có kích thước càng nhỏ thì càng phân tán tốt trong hệ huyền phù. Các chất hoạt động bề mặt thường được thêm vào để làm tăng độ phân tán và độ bền của hạt màu, tránh hiện tượng kết tụ, dẫn đến tách pha trong sản phẩm. Ngoài ra, độ phân tán bột màu có thể ảnh hưởng đến tính chất quang học và dòng chảy, độ mờ, độ bóng, độ xốp và ổn định khi bảo quản.
Các đặc tính lưu biến như tốc độ dòng chảy, độ nhớt, độ bám dính và đặc tính thixotropic cũng bị ảnh hưởng bởi việc đo kích thước hạt màu và sự phân bố kích thước hạt của chúng.
*Thixotropy là một hiện tượng trong đó độ nhớt của một số chất lỏng giảm theo thời gian khi tác động lực không đổi làm cấu trúc gel bị phá vỡ, sau đó phục hồi dần dần khi lực được loại bỏ và độ nhớt được phục hồi.
Vì vậy, việc phân tích và kiểm soát hình dạng và kích thước hạt đóng một vai trò quan trọng việc sản xuất bột màu.
Độ che phủ của một số chất phân tán bột màu có thể được xác định bằng cách đo kích thước hạt màu (<0.3 micron) và độ bóng có thể được đặc trưng bằng cách đo kích thước hạt màu (> 1 micron) (Hình 3).
Trong một số trường hợp, việc đo kích thước hạt màu và điều chỉnh kích thước hạt còn giúp cải thiện đáng kể khả năng ứng dụng của bột màu trong thực tiễn, như khả năng che phủ tốt trong điều kiện khắc nghiệt, tăng độ bền của màu, thuốc nhuộm. Kích thước hạt của các hạt bột màu còn ảnh hưởng đến độ hoàn thiện bề mặt của sơn. Sự khác biệt giữa các lớp hoàn thiện phẳng, bóng, bán bóng có thể được xác định bởi phân bố kích thước hạt của các hạt bột màu.
Phép đo phân bố kích thước hạt bột màu (Particle Size Distribution – PSD) là yếu tố quan trọng để đánh giá hiệu suất của sản phẩm. Trước đây, công cụ thường được sử dụng để đo kích thước hạt màu là thước đo kiểm tra độ mịn Hegman. Thước đo có ưu điểm là giá rẻ và dễ sử dụng nhưng chỉ cung cấp thông tin về kích thước hạt lớn nhất, đây thường là thông số quan trọng nhất để hoàn thiện bề mặt. Tuy nhiên, kỹ thuật truyền thống này không thể đo được sự phân bố kích thước hạt của bột màu.
Vì thế, việc sử dụng máy phân tích kích thước hạt chuyên dụng sẽ giúp quá trình kiểm soát và đánh giá chất lượng bột màu trong sản phẩm tốt hơn, và với dòng phân tích cỡ hạt của hãng HORIBA LA Series và SZ-series, nhà sản xuất có thể dùng để phân tích và kiểm soát kích thước hạt trong mẫu như mong muốn, với độ chính xác cao và thời gian nhanh chóng với các kỹ thuật phân tích tiên tiến như DLS và SLS.
Máy phân tích kích thước hạt bằng tia laser – hệ phân tích hạt tiên tiến của HORIBA
Khả năng của các thiết bị nhiễu xạ laser hiện tại mở rộng đến kích thước micromet, nanomet, cho phép mô tả đặc tính của cả những thành phần có kích thước nhỏ nhất trong sản phẩm bột màu. Vì vậy, máy phân tích/ đo kích thước hạt bằng tia laser LA 960V2 hay LA 350 hoàn toàn phù hợp với bột màu có kích thước dưới micron.
Ưu điểm của máy đo kích thước hạt này bao gồm tốc độ đo nhanh, dễ sử dụng, phạm vi phân tích rộng và khả năng đo cả mẫu dạng bột và lỏng. Dữ liệu được phân tích trên máy phân tích kích thước hạt nhiễu xạ laser HORIBA LA-960 Partica, có khả năng đo kích thước hạt từ 0,01 – 3000 micron.
Bốn loại bột màu hữu cơ khác nhau được phân tích bằng cách sử dụng LA-960 Partica với bộ nạp khô PowderJet:
- 2583 Diarylide Vàng 83
- 1274 Hansa Vàng 74
- 2574 Hansa Vàng 74
- 5576 Xanh Phthalo 15:3
Bảng 1 dưới đây cho thấy Dv50, giá trị trung bình và COV % cho từng kết quả.
Bảng 1: Kết quả phân tích kích thước hạt bột màu bằng máy đo kích thước hạt
| Tên mẫu | Kết quả | Giá trị trung bình | COV% |
| 2681 Diarylide | 18.386 | ||
| Vàng 82 | 18.082 | ||
| 18.032 | 18.17 | 1.05 | |
| 1274 Hansa | 50.125 | ||
| Vàng 74 | 50.096 | ||
| 50.442 | 50.22 | 0.38 | |
| 2574 Hansa | 36.49 | ||
| Vàng 74 | 36.618 | ||
| 36.603 | 36.57 | 0.19 | |
| 5576 Phthalo | 25.114 | ||
| Xanh 15L3 | 25.546 | ||
| 25.532 | 25.4 | 0.97 |
Lưu ý rằng tất cả các giá trị % COV đều thấp hơn nhiều so với mức 3% (theo tiêu chuẩn ISO 13320 đề xuất, đây là giá trị tối đa có thể chấp nhận được đối với kỹ thuật này). Lý do chính khiến các giá trị này thấp là do việc kiểm soát tự động tốc độ nạp mẫu trong Bộ nạp khô PowderJet, giúp đảm bảo tốc độ dòng khối lượng không đổi. Điều này cũng giúp loại bỏ việc tạo ra các đỉnh giả khi sử dụng các thiết bị khác để đo mẫu bột khô. Đồ thị phân bố kích thước hạt của ba phép đo đối với từng mẫu được thể hiện trong Hình 4, cùng với ảnh của các mẫu được chụp bằng máy ảnh kỹ thuật số với kính hiển vi.
Hình 4: Đồ thị phân bố kích thước hạt của ba phép đo đối với từng mẫu được thể hiện và ảnh của các mẫu được chụp bằng máy ảnh kỹ thuật số với kính hiển vi.
Máy đo kích thước hạt bằng tia laser (hệ phân tích hạt)
LA-960V2
- Thiết kế quang học cải tiến
- Tự động căn chỉnh nguồn laser nhanh
- Phạm vi góc đo lớn cho độ phân giải tín hiệu tốt.
- Thiết bị tán xạ laser ổn định
- Thời gian đo mẫu lỏng nhanh, hệ thống phân tán mạnh và đơn giản.
HORIBA LA-960V2 và SZ-100Z2 – Lựa chọn đáng tin cậy cho quá trình phân tích, kiểm tra kích thước hạt trong quá trình sản xuất mực in – sơn phủ.
Tìm hiểu thêm về các ứng dụng nổi bật khác của thiết bị phân tích kích thước hạt HORIBA tại đây>>>
- 12 ứng dụng phổ biến của máy đo kích thước hạt >>>
- Kết quả phân tích kích thước hạt của máy đo cỡ hạt HORIBA trong quá trình đồng hóa sữa >>>
- Kết quả đo kích thước hạt bột cà phê hòa tan>>>
- Ứng dụng của máy đo kích thước hạt HORIBA trong sản xuất socola – bột cacao>>>
- Phương pháp bảo quản trái cây an toàn và hiệu quả>>>
- Phương pháp đo kích thước hạt đường, các loại đường mới >>>
- Đo kích thước hạt của xi măng với máy phân tích kích thước hạt tán xạ laser>>>
Nguồn tham khảo
- 2004, Willy Herbst, Industrial Organic Pigments: Production, Properties, Applications
- Horiba Scientific, Application Note Organic Pigments AN150
- 2009, D.M.Yebral, Key issues in the formulation of marine antifouling paints
- 2016, A. Gürses, Chapter 2 Dyes and Pigments: Their Structure and Properties
REDLAB – FOR YOUR LABORATORY
Công ty TNHH Redlab là đối tác đáng tin cậy cho phòng LAB của bạn, chúng tôi cung cấp:
- Thiết bị và vật tư tiêu hao
- Tư vấn, thiết kế và lắp đặt nội thất phòng thí nghiệm
- Dịch vụ sửa chữa – bảo trì – bảo dưỡng thiết bị
Mời bạn xem thông tin sản phẩm và đặt hàng các thiết bị tại cửa hàng trực tuyến của RedLAB tại đây: online-store.redlab.com.vn hoặc tham khảo thêm các sản phẩm thiết bị phòng thí nghiệm khác trên website: redlab.com.vn
Để được tư vấn sản phẩm, mời bạn liên hệ HOTLINE: 0889 973 944.