با توجه به اهمیت مسائل زیست محیطی، امروزه شاهد روند رو به رشد مصرف رنگ‌های پایه آب در ایران و جهان هستیم. یکی از اجزای با اهمیت در تولید این نوع از رنگ‌ها، غلظت دهنده‌ها هستند.

با توجه به اهمیت مسائل زیست محیطی، امروزه شاهد روند رو به رشد مصرف رنگ‌های پایه آب در ایران و جهان هستیم. یکی از اجزای با اهمیت در تولید این نوع از رنگ‌ها، غلظت دهنده‌ها هستند.

اين نوع افزودني‌ها معمولا به دو گروه كلي غليظ‌كننده‌ها و عوامل اصلاح‌كننده رئولوژيكي تقسيم مي‌شوند. غليظ‌كننده فقط براي افزايش ويسكوزيته به رنگ اضافه مي‌شوند اما عوامل اصلاحگر رفتار رئولوژيكي براي تغيير رفتار جريان به سودوپلاستیک و يا تيكسوتروپيك استفاده مي‌گردند. اصلاح‌كننده‌هاي رئولوژيكي از طريق ايجاد شبكه‌هاي موقت و برگشت‌پذير فيزيكي بين مولكول‌هاي لاتكس يا ذرات رنگدانه سبب تغيير نوع جريان پوشش مي‌شوند.  نوع این افزودني‌ها در رنگ‌هاي پايه حلالي و پايه آبي متفاوت است.

افزودني‌هاي رئولوژيكي در رنگ‌هاي پايه حلالي:

- رزين‌هاي تيكسوتروپيك

- تركيبات آلي‌رسي

- واكس‌هاي آلي پلي آميدي

- واكس‌هاي روغن كرچك هيدروژنه

رزين‌هاي تيكسوتروپيك:

برخي انواع آلكيدهاي اصلاح‌شده با پلي آميد يا پلي‌يورتان هستند كه با افزودن به آلكيدها رفتار رئولوژیکی را وابسته به زمان میکند.  البته براي ايجاد اين حالت مقدار زيادي از آنها بايد استفاده شود كه همين امر سبب محدوديت استفاده مي‌گردد. همچنين بايد متذكر شد كه آلكيدهاي اصلاح‌شده با پلي‌آميد در رنگ‌هاي پايه آلكيد كوتاه روغن قابل استفاده نيستند.

تركيبات آلي- رسي:

اين افزودني‌ها از واكنش پودرهایی مانند بنتون، اسمكتيت و هكتوريت توسط واكنش تبادل يوني با تركيبات آمونيوم نوع سوم توليد مي‌شوند. اين افزودني‌ها  با سيستم‌هاي پايه حلالي بسیار سازگارند. براي استفاده از غلظت‌دهنده‌هاي آلي- رسي ابتدا بايد اين ذرات تحت تاثير تنش و فعال‌كننده شيميايي (نظير الكل‌ها و استن در رنگ‌هاي حلالي و تنظيم  اسیدیته یا پی هاش بين 7 تا 8 در سيستم‌هاي پايه آبي) آماده شوند. به عبارتي لايه‌هاي سيليكاتي باز شده و آماده انجام واكنش گردد. اين ذرات در رنگ‌هاي پايه حلالي سبب ايجاد رفتار سودوپلاستیک  با وابستگي پايين به زمان مي‌شوند و سبب ايجاد مقاومت  در برابر شره كردن و رسوب نيز مي‌گردند.

واكس‌هاي آلي:

 اين واكسها رفتار سودوپلاستیک و گاهي تيكسوتروپيك در رنگ ايجاد مي‌كنند. همچنين رسوب پيگمنت ها و اكستندرها را كاهش داده و سبب كاهش شره كردن مي‌شوند. البته در هنگام استفاده از اين مواد امكان واكنش با ساير اجزا، دانه دانه شدن و ايجاد زردی گرايي در پوشش نهايي بايد بررسي شود. اين واكس‌هاي آلي در مقايسه با تركيبات آلي- رسي رفتار تيكسوتروپيك قوي‌تر و خواص رئولوژی و یکنواختی بهتري ايجاد مي‌كنند. اين واكس‌ها پودرهاي ميكرونيزه‌اي هستند كه در فرآيند اختلاط با سرعت زياد به تركيب اضافه مي‌شوند. شايان ذكر است تاثير غلظت‌دهندگي واكسهاي آلي پروتونه شده وابسته به دما و حداكثر تا دماي 35 درجه  سانتی گراد ميباشد.

واكس‌هاي آلي با پايه پلي‌آميد:

 اين واكس‌ها همان واكس‌هاي آلي پروتونه هستند كه توسط آميدها اصلاح شده اند و مقاومت بيشتري در برابر حلال‌ها و دما  دارند. اين واكس‌ها امكان اضافه شدن به رنگ تا دماي 55 درجه  سانتی گراد را نيز دارند.

غلظت‌دهنده‌ها در رنگ‌هاي پايه آبي:

در ابتدا براي رنگ‌هاي پايه آبي از مشتقات نشاسته و كازئين استفاده مي‌شد. اين تركيبات علاوه بر امكان تجزيه بيولوژيكي و خواص جرياني ضعيف، سبب ايجاد فيلم ضعيف نيز مي‌شدند. هم اكنون گروه‌هاي مختلفي به عنوان غلظت‌دهنده براي سيستم‌هاي آب‌پايه استفاده مي‌شوند كه به گروه‌هاي زير تقسيم مي‌گردند:

متيل سلولز

هيدرواتيل سلولز

متيل هيدروكسي اتيل سلولز

متيل هيدروكسي پروپيل سلولز

كربوكسي متيل سلولز

كربوكسي متيل هيدروكسي اتيل سلولز

پلي آكريلاتها (كوپليمرهاي كربوكسيليك و امولسيونهاي متورم شونده)

پلي يورتان‌ها

در رنگ‌هاي پايه آبي معمولا از درصدي غلظت دهنده سلولزي و درصدي غلظت‌دهنده يورتاني يا آكريلاتي استفاده مي‌شود. بر حسب تجربه در بين غلظت‌دهنده‌هاي سلولزي، هيدروكسي اتيل سلولز و متيل هيدروكسي اتيل سلولز با كدهاي 4000 و 100000 بيشترين استفاده را دارند. بازدهي غلظت‌دهنده‌هاي سلولزي به طول ماكرومولكول‌ها يا به عبارتي درجه پليمريزاسيون آنها وابسته خواهد بود. استفاده از اين غلظت‌دهنده‌ها سبب افزايش پايداري پيگمنت‌ها و اكستندرها، بهبود فام و افزايش زمان انبارداری و نگهداری رنگ مي‌شود. انواع معمول و ارزان سلولز اترها خواص همترازي و جرياني خوبي ارائه نمي‌دهند و خواص ضدته‌نشيني و برس‌خوري خوب غلظت‌دهنده‌هاي يورتاني و آكريلاتي را ايجاد نمي‌كنند. از اين‌رو بهتر است به صورت تركيبي استفاده شوند. همچنين براي بسياري از اين مواد بازدهي در دماهاي بالاي 40 درجه كاهش مي‌يابد.

در مورد غلظت‌دهنده آكريلاتي و يورتاني بايد گفت كه بازدهي غلظت‌دهندگي اين تركيبات به همبستگي و پوشش‌دهي قسمت‌هاي آبگريز زنجيرهاي ماكرومولكول آنها با ساير اجزا رنگ مانند ذرات لاتكس، پيگمنت‌ها و فيلرها بستگي دارد. قسمت‌هاي آبدوست نيز در فاز آبي تشكيل يك شبكه به هم وصل شده برگشت پذير را مي‌دهند. با توجه به وجود انواع غلظت‌دهنده‌ها مي‌توان رنگ پايه آب با رفتاری نزديك به نيوتوني تا حالت تيكسوتروپيك فرموله كرد.

امولسيون‌هاي قابل تورم در آب

اين تركيبات آكريليك‌هاي با وزن مولكولي بالا و با اتصالات عرضي هستند كه توسط فرآيند پليمريزاسيون امولسيوني تهيه شده و در محیط اسيدي بين 3 تا 4 ويسكوزيته پاييني دارند. اين تركيبات اگر با يك باز مناسب مانند آمونياك يا آمين اسیدیته  هاي بين 8 تا 9 خنثي شوند، قابل حل در آب بوده و متورم مي‌شوند و با ايجاد اتصال سبب افزايش ويسكوزيته و تقويت حالت تيكسوتروپيك مي‌شوند.

غلظت‌دهنده‌هاي يورتاني:

اين تركيبات معمولا از دسته‌هاي آبدوست اكسيد پلي‌اتيلن و گروههاي آبگريز آليفاتيك تشكيل شده‌اند كه با پلي‌ايزوسيانات و بوسيله گروه‌هاي يورتاني به هم متصل شده‌اند. عوامل ساختماني نظير طول قسمت آبدوست و آبگريز، نسبت آنها و ساختارشان (به صورت دسته‌اي يا پيوندي) در بازدهي اين غلظت‌دهنده‌ها موثر هستند. از طرفي اسیدیته  فرمولاسيون، درصد رزين و فيلر فرمول، ماهيت شيميايي و مقدار امولسيفايرها در كارايي اين غلظت دهنده ها موثر هستند. براي مثال امولسيفايرهايي فعال کننده سطحی با اچ ال بي پايين مي‌توانند غلظت‌دهنده‌هاي يورتاني را براي ايجاد رفتار سودو پلاستيك ياري كنند در حاليكه امولسيفايرهاي با اچ ال بي بالا (بيشتر از 16) همانند يك رقيق كننده عمل مي‌كنند. معمولا بهترين حالت تعادل بين رفتار جرياني و قابليت قلم‌خوري و خاصيت یکنواختی توسط غلظت دهنده‌هاي يورناتي بدست مي‌آيد.

البته باید متذکر شد که اجزای مختلف فرمولاسیون رنگهای پایه آبی روی ویسکوزیته و بر روی عملکرد غلظت دهنده ها موثر هستند، از این رو ممکن است در کارخانه های مختلف از انواع غلظت دهنده ها و ترکیب درصدهای مختلف استفاده شود

در ضمن باید ذکر شود که استفاده از غلظت دهنده های سلولزی به تنهایی در رنگهای آکریلیک آب پایه سبب کاهش مقاومت در برابر شستشو شده و یکنواختی و جریان پذیری را کاهش میدهد.

معرفی برخی غلظت دهنده ها:

کربوکسی متیل سلولز ، CMC

این ماده به عنوان کنترل کننده  ویسکوزیته در رنگ‌های امولسیونی و لاتکسی، پایدار کننده سوسپانسیون و پایدار کننده ذرات کلوئیدی قابل استفاده است. حضور این ماده در رنگ موجب روان شدن ودر نتیجه بهبودحرکت قلم‌مو اثر می‌شود. یکی دیگر از کاربردهای این ماده استفاده از آن در رنگ‌های محلول به عنوان ماده‌ای برای پر کردن منافذ موجود در سطوح منفذدار مانند سطح دیوار گچی است.

CMC  در صنعت چاپ، به خصوص در چاپ به روش لیتوگرافی با توجه به ویژگی‌های شیمیایی خود دارای دو اثر است. اولین اثر این است که با توجه به ایجاد یک فیلم یکنواخت بر روی سطوح مختلف به عنوان یک عامل محافظ آبدوست بر روی سطوح چاپ شده عمل می‌کند و دومین اثر  این که با توجه به ماهیت آبدوست سی ام سی، در جوهرهای پایه آبی به عنوان قوام دهنده و غلیظ کننده می‌تواند استفاده شود.

به طور کلی این ماده  حجم‌دهنده خوبی برای مواد پرکننده در صنعت رنگ، نگهدارنده و جذب کننده آب، تشکیل دهنده لایه، تعلیق‌ساز ذرات، نگهدارنده رنگ، غلظت‌دهنده، تثبیت‌کننده و یکنواخت ‌کننده مناسبی است که به همین دلایل امروزه در صنعت رنگ و رزین مورد استفاده قرار می‌گیرد.

هیدروکسی پروپیل متیل سلولز ، HPMC :

یکی از مشتقات سلولز که طی فرآیند متیله کردن سلولز با متیل کلرید و پروپیله کردن با پروپیلن اکسید سنتز میشود ، هیدروکسی پروپیل متیل سلولز می باشد. تفاوت HPMC  یا همان هیدروکسی پروپیل متیل سلولز با هیدروکسی اتیل سلولز که با نام تجاری تیلوز شناخته شده است و یا با کربوکسی متیل سلولز ( CMC ) در ویسکوزیته بالای آن است. این غلظت دهنده در گرید های مختلف صنعتی، خوراکی و دارویی موجود می باشد. هیدروکسی پروپیل متیل سلولز یا HPMC کاربرد های فراوانی در صنعت دارد. در ویسکوزیته ( غلظت ) یکسان نسبت به کربوکسی متیل سلولز ( CMC )   مقدار مصرف کمتری دارد.

برموکول :

اتیل هیدروکسی اتیل سلولز یا همان برموکول ترکیبی غیر یونی و حل شونده در آب است که سبب افزایش سازگاری ، افزایش پایداری ، نگهداری آب در محصولات پایه آب می شود. برموکول در رنگ های لاتکس به عنوان غلظت دهنده و پایدار کننده مورد استفاده قرار می گیرد.

تیلوز:

متیل هیدروکسی اتیل سلولز و یا هیدروکسی اتیل سلولز از گرید های مختلف تیلوز به شمار میروند. که در انواع رنگ های ساختمانی و پودری به عنوان غلظت دهنده کاربرد دارند.براقیت بالا، سازگاری با پیگمنت و سازگاری با محیط زیست از جمله ویژگی های آن به شمار می رود.