Stabilità di pigmenti per vernici e inchiostri per Ink-Jet

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Stabilità di pigmenti per vernici e inchiostri per Ink-Jet

Le formulazioni di inchiostri Inkjet tendono sempre di più a sostituire i coloranti con pigmenti più ecologici, di maggiore durata e compatibili con il confezionamento. Mentre il problema principale con i coloranti resta il parametro di solubilità ed, in alcuni casi, la cristallizzazione che può presentarsi nel tempo con variazioni delle condizioni esterne (temperature etc.), nel caso dei pigmenti le particelle solide non miscibili con la fase continua tendono per loro natura a sedimentare ed aggregare. Queste destabilizzazioni possono avere un grande impatto sulla qualità del prodotto finito (gradienti di concentrazione, bloccaggio del getto d’inchiostro con conseguente inconsistenza del colore, etc.). Mantenere il pigmento in sospensione all’interno della cartuccia è per il formulatore una sfida quotidiana, si affronta formulando dispersioni colloidali aggiungendo vari additivi affinché le particelle si bagnino bene impedendo la loro agglomerazione e/o qualsiasi tipo di sedimentazione. Tuttavia, a causa dell’opacità degli inchiostri e dell’alta concentrazione particellare, non sono numerosi gli strumenti analitici a disposizione del formulatore in grado di caratterizzare i prodotti senza diluizione. Tecniche comuni come l’osservazione visiva non solo sono lente, soggettive e tediose ma anche parziali, non dando nessuna comprensione sulla variazione della dimensione delle particelle. L’analisi granulometrica d’altro canto non è spesso sufficiente ed appropriata per approcciare da sola sistemi concentrati che diluendoli potrebbero modificare le loro proprietà colloidali (de-flocculazione etc.).

Proponiamo l’uso della tecnologia Multiple Light Scattering e del Turbiscan® come strumento analitico per il controllo della stabilità di formulazioni di inchiostri. Sono stati testati molti inchiostri provenienti da diversi fornitori con pigmenti, colori e dimensioni differenti. L’effetto della temperatura è stata anch’essa investigata lavorando sia a temperatura ambiente che a 40 e 50°C.
Ad esempio, osserviamo nel grafico qui di seguito il livello di backscattering di un inchiostro giallo. L’analisi di pochi minuti rivela un aumento del livello di backscattering sul fondo della cella per via dell’aumento della concentrazione particellare causato dal fenomeno di sedimentazione. Questo incremento è ben visibile con lo strumento dai primi profili, in pochissimi minuti dall’inizio dell’analisi. Il campione rimane invece completamente omogeneo ad occhio nudo.

Inchiostro giallo al Turbiscan

Un campione di inchiostro rosa è stato analizzato a temperatura ambiente per una durata di 17 giorni usando il Turbiscan®. I risultati ottenuti (Figura 12), mostrano che in aggiunta al fenomeno di sedimentazione (incremento del backscattering al fondo ed aumento sulla parte alta), si osserva un decremento del backscattering sull’intera altezza della cella/campione. Questo fenomeno di diminuzione dei profili è caratteristico della sola variazione granulometrica, quindi, flocculazione delle particelle.

Inchiostro rosa

L’impacchettamento/indurimento del sedimento è una delle maggiori problemati-che che un formulatore di inchiostri industriali per Ink Cartrige può trovarsi ad af-frontare. Se il pigmento forma una «torta» sul fondo del contenitore, perdite sulla qualità del colore sono assicurate. Il seguente grafico è ottenuto dopo 15 ore di analisi.

Impacchettamento inchiostro

 

Se ci focalizziamo sullo strato del sedimento e computiamo la variazione di back-scattering in questa zona, notiamo come il backscattering aumenti durante i primi minuti della sedimentazione, normale osservazione del fenomeno di sedimentazione dopo alcuni minuti il backscattering incomincia a diminuire nella zona di sedimentazione. Questo fenomeno invece è caratteristico dell’impacchettamento delle particelle che sedimentano sempre di più.

 

 

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