Beschichten von Pulvern
Kontaktwinkelmessung zur Optimierung und Erfolgskontrolle oberflächenchemischer Modifizierung
Wenn Pulver mit Flüssigkeiten vermischt werden, treten oft Benetzungsprobleme und Klumpenbildung auf. Pulver für Dispersionen werden daher häufig mit einer zur Flüssigkeit passenden Beschichtung versehen. Wichtige Beispiele dafür sind beschichtete Pulver für Farben oder Compoundschmelzen. Unsere Instrumente zur Messung des Kontaktwinkels an Pulvern helfen bei der gezielten Entwicklung und Qualitätskontrolle von Coatings.
Typische Anwendungen für Pulverbeschichtungen
- Pigmente als Farb- und Füllstoffe für Farben und Lacke
- Titandioxid als UV-Filter in Sonnenschutzmitteln
- Mit Fetten, Wachsen und Ölen gecoatete Stärkepartikel, die als Trägermaterial fungieren
- In Coatings eingebettete pharmazeutische Wirkstoffe mit definiertem Lösungsverhalten
- Steinmehl, Quarzsand oder Ruß als Zuschlagstoffe in Kunststoffen
Oberflächenenergetische Anpassung der Oberfläche von Pulvern
Die Eigenschaften von Pulvern werden von deren freier Oberflächenenergie dominiert, da die Oberfläche im Verhältnis zum Volumen groß ist. Klumpen entstehen, wenn die Kohäsionsarbeit größer ist als die Adhäsionsarbeit, also wenn der Kontakt mit der gleichartigen Oberfläche bevorzugt wird. Mit der Beschichtung wird die freie Oberflächenenergie der Oberflächenspannung der Flüssigkeit angenähert. Dadurch wird der energetische Vorteil des Grenzflächenkontaktes für beide Phasen ausgeglichen.
Unsere Tensiometer bieten mit der Washburn-Methode zur Kontaktwinkelmessung ein fundiertes Verfahren, um die freie Oberflächenenergie zu bestimmen. Gemessen wird dabei die Steiggeschwindigkeit und Massenzunahme verschiedener Flüssigkeiten in einer Pulverschüttung, die sich in einem eingetauchten Röhrchen befindet. Je besser dabei die Pulverbenetzung ist, desto schneller steigt die Flüssigkeit nach oben.
Bei nicht benetzbaren Pulvern wird der Kontaktwinkel mit einem unserer Drop Shape Analyzer optisch anhand dosierter Tropfen auf einem Pulverbett gemessen.
Messung der Polarität zur gezielten Entwicklung von Coatings
Werden verschiedene Testflüssigkeiten mit bekannter Oberflächenspannung und –polarität verwendet, berechnet unsere Software neben der freien Oberflächenenergie des Pulvers auch deren polaren und nicht-polaren (dispersiven) Anteil. Mit Hilfe dieser Informationen kann das Coating präzise auf die Polarität der Flüssigkeit eingestellt werden, um die Stabilität der Dispersion zu maximieren. Insbesondere bei der Entwicklung von Compound-Kunststoffen sparen entsprechende Voruntersuchungen viele aufwändige Mischversuche im halbtechnischen Maßstab.
