Farben und Beschichtungen

Analyselösungen für Hersteller und Forscher, die mit Farben und Beschichtungen arbeiten

Farben und Beschichtungen stellen laut einem aktuellen Bericht von IHS Markit aus dem Jahr 2019 eine bedeutende globale Branche im Wert von 150 Milliarden US-Dollar dar. 55 % der jährlich hergestellten Beschichtungen werden zum Schutz von Wohn- und Geschäftsgebäuden und zur Instandhaltung bestehender Strukturen verwendet, und 35 % werden zur Dekoration und zum Schutz von Industrieprodukten eingesetzt. Die restlichen 10 % entfallen hauptsächlich auf Hochleistungsbeschichtungen, die unter anderem in der Luft- und Raumfahrt, im Automobilbau, in der Schifffahrt und im Militär eingesetzt werden. Ohne Farben und Beschichtungen hätten viele Produkte und Strukturen eine wesentlich kürzere Lebensdauer, und Gebäude und Konstruktionen sowie die Industrielandschaften würden eher trist aussehen.

Die breite Palette an Beschichtungsanwendungen umfasst eine Vielzahl von Beschichtungsprodukten und -formulierungen, einschließlich Pulverbeschichtungen, wasserbasierter Beschichtungen, lösungsmittelbasierter Beschichtungen, strahlungshärtender Beschichtungen und andere Spezialprodukte. Farben und Beschichtungen sind Produkte mit komplexer Formulierung, die mehrere funktionale Komponenten kombinieren, um die gewünschten Eigenschaften und die gewünschte Leistung zu bieten. Dazu gehören polymere Bindemittel oder Filmbildner, Pigmente, Weichmacher, Lösungsmittel, Tenside und Additive.

Warum ist die Charakterisierung wichtig?

Die Charakterisierung ist wichtig für die gesamte Lieferkette von Farben und Beschichtungen, sei es für die Entwicklung, Herstellung und Qualifizierung von Rohstoffen für die Verwendung in einer Beschichtungsformulierung oder die Formulierung von Komponenten, um ein robustes Produkt mit den richtigen Leistungs- und Qualitätsmerkmalen zu schaffen. Zu den Beispielen gehören die Entwicklung neuartiger polymerer Bindemittel zur Verbesserung des Oberflächenschutzes, die Optimierung der Partikelgrößenverteilung für die betreffende Anwendung und die Sicherstellung, dass die Beschichtungsdispersionen unter den entsprechenden Bedingungen stabil sind.

Welche Lösungen bietet Malvern Panalytical an?

Partikelgröße

Die Partikelgrößenanalyse ist entscheidend für die Leistung jedes Produkts, das Partikelmaterialien enthält, unabhängig davon, ob es sich um eine Dispersion, eine Suspension, ein Pulver oder ein Spray handelt. Das primäre Partikelgrößenmessverfahren ist die Laserbeugung, und der Mastersizer 3000 gilt als Industriestandard für eine Vielzahl von Anwendungen. Er bietet Trocken- und Nassdispergierungsfunktionen sowie einen großen Dynamikbereich. Er kann zur Überwachung von Pulverzerkleinerungsprozessen, zur Prüfung der Partikelgrößenverteilung in einem Endprodukt oder als Werkzeug für die Formulierung bei der Entwicklung und Erforschung neuer Produkte verwendet werden. Malvern Panalytical bietet außerdem das Laserbeugungsprodukt Spraytec speziell für die Analyse von Sprays und ein Online-Analysesystem namens Insitec an, das in einen Prozess zur Echtzeit-Partikelgrößenmessung und zur automatischen Steuerung integriert werden kann. Für die genaue Analyse von Nanopartikeldispersionen (< 1 µm) eignet sich die Zetasizer Advance-Serie möglicherweise besser. Sie nutzt die dynamische Lichtstreuung, um dispergierte Partikel mit einem Durchmesser von weniger als 1 nm zu messen. Außerdem kann sie zur Untersuchung der Tensidaggregation und kleinerer Latexpartikel verwendet werden.

Dispersionsstabilität

Neben der Messung der Partikelgrößenverteilung von Dispersionen kann die Zetasizer Advance-Serie das Zetapotenzial einer Dispersion messen, welches die Produktstabilität beeinflussen kann. Das Zetapotenzial kann auch zur Messung von Interaktionen innerhalb einer Formulierung verwendet und auch auf einer Oberfläche gemessen werden.

Partikelform

Neben Lösungen zur Messung der Partikelgröße bietet Malvern Panalytical Lösungen zur Analyse der Partikelform an. Das automatisierte Bildgebungssystem Morphologi 4 ermittelt die Größe und Form von unregelmäßig geformten Partikeln, indem es Zehntausende Partikel in einer Probe analysiert und entsprechend klassifiziert. Das Morphologi 4-ID kombiniert außerdem die automatisierte Bildgebung mit der Raman-Spektroskopie und liefert so partikelspezifische chemische Informationen.

Elementaranalyse

Das primäre Verfahren von Malvern Panalytical für die Elementaranalyse ist die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA), die bei der Analyse und Herstellung von Pigmenten und Additiven für Farben und Beschichtungen zum Einsatz kommt. Sie kann auch zur Bestimmung der Konzentration eines bestimmten Elements oder einer Verbindung in einer Beschichtung wie Titandioxid oder Blei verwendet werden. RFA-Lösungen umfassen das Zetium und das Epsilon 4

Polymeranalyse

Viele Beschichtungen verfügen über eine Polymerkomponente, die als Filmbildner oder Bindemittel in einer Formulierung fungiert. Die makromolekulare Struktur des Polymers wirkt sich direkt auf die Eigenschaften, die Leistung und das rheologische Verhalten des Films aus. Die Gelpermeationschromatographie (GPC) ist ein gängiges Verfahren zur Bestimmung des Molekulargewichts von Makromolekülen. In Kombination mit der erweiterten Detektion können zusätzliche Informationen zur Molekülgröße und -struktur, z. B. Verzweigungen, bereitgestellt werden. Das GPC-System OMNISEC kombiniert GPC und erweiterte Detektion und kann zur Analyse von Materialien mit geringem Molekulargewicht wie Oligomeren, lichthärtenden Harzen und Epoxidharzen sowie von Polymerkomponenten mit hohem Molekulargewicht verwendet werden.

Mikrostruktur in Bulkmaterialien und an Oberflächen

Bei vielen Pigmenten, die in Beschichtungen verwendet werden, handelt es sich um mehrphasige kristalline oder teilkristalline Materialien, und es kann wichtig sein, dass diese Pulver bei der Herstellung derartiger Materialien die richtige Struktur und Phase aufweisen. Beispielsweise kann TiO2 je nach relativer Menge an Rutil und Anatas und ihren Kristallitgrößen unterschiedliche Eigenschaften haben. Röntgendiffraktionssysteme (XRD) wie das Aeris und das Empyrean können zur Bestimmung der wichtigsten mikrostrukturellen Eigenschaften wie der Phasenzusammensetzung und der Kristallitgröße von Metallen und anorganischen Materialien verwendet werden, die häufig in Farben zum Einsatz kommen. Das Empyrean-Mehrzweck-Diffraktometer kann auch zur Untersuchung der Struktur und Restspannung von Dünnschichten verwendet werden, weshalb es sich ideal für die Untersuchung der Eigenschaften der Beschichtung selbst eignet.

Unsere Lösungen

Mastersizer 3000

Vollständige Partikelgrößenverteilung für Ihre Pigmente und Pulverbeschichtungen
Mastersizer 3000

Zetasizer Produktlinie

Analysieren Sie die Partikelgröße und -stabilität Ihrer kolloidalen Dispersionen
Zetasizer Produktlinie

Morphologi 4

Analyse von Partikelgröße und -form Ihrer Pigmente und Pulverbeschichtungen
Morphologi 4

OMNISEC

Bestimmen Sie das Molekulargewicht, die Größe und die Struktur Ihrer Polymermaterialien
OMNISEC

Aeris

Tisch-Röntgendiffraktometer zur vereinfachten Phasenanalyse von Beschichtungsmaterialien
Aeris

Epsilon 4

RFA-Tisch-Spektrometer für die einfache Elementaranalyse von Pigmenten und Beschichtungen
Epsilon 4

Weiterführende Literatur