راهنمای استفاده از رنگدانه ترموکرومیک

رنگدانه ترموکرومیک محصولی با تکنولوژی پیشرفته است و بر خلاف بسیاری از رنگدانه ها و مستربچ ها از جمله مستربچ سفید ساختار کاملا شکننده ای دارد. به همین دلیل برای بهره مندی کامل از خواص این محصول و جلوگیری از آسیب رساندن به رنگدانه، قوانین استفاده از آن باید رعایت شود.

دمای کاربرد رنگدانه ترموکرومیک

رنگدانه ترموکرومیک می تواند 30 دقیقه در دمای 140 درجه سانتی گراد و تا 10 دقیقه در دمای 200 درجه سانتی گراد بدون هیچ گونه آسیب قابل مشاهده زنده بماند. از استفاده از دمای بالاتر از 220 درجه سانتیگراد در طول تولید خودداری کنید زیرا به سرعت رنگدانه را از بین می برد. توصیه می شود زمان حرارت دادن پیگمنت را در دمای بالای 140 درجه سانتیگراد کاهش دهید – همانطور که در بالا ذکر شد رنگدانه خالص می تواند تا 30 دقیقه در چنین شرایطی زنده بماند اما سایر ترکیبات محیط مانند حلال ها واکنش پذیرتر می شوند و ممکن است با رنگدانه واکنش دهند. خوب است محصول نهایی را در اسرع وقت خنک کنید.

دوز رنگدانه ترموکرومیک

0.5٪ تا 2٪ از رنگدانه ترموکرومیک برای ریخته گری های رزین یا پلاستیک، یا هر محصول ضخیم دیگری توصیه می شود. اگر مواد محصول از قبل رنگ شده است، باید تا 2.5٪ از رنگدانه ترموکرومیک استفاده شود. پرکننده های پلاستیکی مانند دی اکسید تیتانیوم، کربنات کلسیم، کربن سیاه، ضد شعله یا سایر رنگدانه ها ممکن است رنگ رنگدانه ترموکرومیک را بپوشانند.

برای چاپ جوهر و رنگ 8% -12% اضافه کردن پیشنهاد می شود.

رنگدانه های ترموکرومیک – اختلاط و اصطکاک

میکروکپسول های رنگدانه ترموکرومیک در معرض آسیب مکانیکی هستند. از این رو هنگام استفاده از چنین رنگدانه ای، اصطکاک باید در طول فرآیند تولید کاهش یابد. همزن با سرعت کم، اختلاط دستی، سه رول آسیاب یا سایر روش های اختلاط "ملایم" توصیه می شود. آسیاب گلوله ای یا همزن با سرعت بالا به سرعت ساختار رنگدانه را از بین می برد. همچنین از عملیات اکستروژن مکرر باید اجتناب شود. برای کوتاه کردن زمان اختلاط، افزودن مواد پراکنده باید در نظر گرفته شود.

نیازهای متوسط برای رنگدانه های ترموکرومیک

رنگدانه ترموکرومیک در میکروکپسول هایی با اندازه چند میکرومتر محصور شده است. دیواره چنین میکروکپسولی بسیار نازک است. از حلال هایی با 3 اتم کربن یا کمتر در ذرات (مانند متانول، اتانول یا استون) باید اجتناب شود. بنابراین ذرات کوچک به راحتی به دیواره میکروکپسول نفوذ می کنند و ساختار رنگدانه را از بین می برند. مسئله تغییر شکل رنگ یا تغییر رنگ رنگدانه است. از طرف دیگر حلال هایی با 6 اتم کربن یا بیشتر در ذرات، برای رنگدانه ایمن در نظر گرفته می شوند.

اگر باید از حلال‌های ذرات ریز مانند اتانول استفاده شود، آن‌قدر مخلوط باید تولید شود که برای استفاده فعلی لازم است. حلال پس از رنگ آمیزی یا چاپ به سرعت تبخیر می شود و نباید به رنگدانه آسیب برساند.

در زیر جدولی است که تاثیر حلال های مختلف بر رنگدانه ترموکرومیک را توصیف می کند. داده ها زمان لازم برای ایجاد تغییر شکل های قابل مشاهده در عملکرد رنگدانه (در دمای 20 درجه سانتی گراد) را نشان می دهد. فقط حلال‌های خالص مورد بررسی قرار گرفتند. معمولاً در واقعیت، محیط حاوی ترکیبی از حلال‌ها، بایندرها، امولسیفایرها و سایر ترکیباتی است که ممکن است با رنگدانه ترموکرومیک واکنش دهند. به همین دلیل این جدول فقط برای مرجع است.

قبل از افزودن رنگدانه ترموکرومیک، ترکیب محیط را به دقت بررسی کنید. حتی مقادیر کمی از متانول، اتانول، استون یا سایر حلال‌ها با ذرات ریز ممکن است در طول مدت طولانی به رنگدانه آسیب برساند. به همین دلیل هنگام استفاده به ویژه در موارد استفاده تجاری، آزمایشاتی پیشنهاد می شود.

قبل از ادامه مقاله، توصیه می کنیم برای رنگدهی به محصولات پلاستیکی خود، یکبار از مستربچ های رنگی هامون بسپار استفاده کنید و تاثیر آن بر کیفیت و زیبایی محصول خروجی را مشاهده کنید.

مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش رنگدانه های ترموکرومیک

رنگدانه های ترموکرومیک در برابر اشعه ماوراء بنفش ضعیف هستند. محصولات نهایی رنگ شده با رنگدانه های ترموکرومیک باید با لایه ای از لاک با محافظ UV پوشانده شوند. این امر زمانی الزامی است که محصول اغلب در خارج از ساختمان ها زیر نور مستقیم خورشید استفاده می شود. ممکن است رنگدانه به رزین های سخت شده با اشعه ماوراء بنفش اضافه شود. زمان سخت شدن کوتاه است بنابراین نور UV به رنگدانه در مقیاس قابل مشاهده آسیب نمی رساند.

رنگدانه ترموکرومیک و محیط های مبتنی بر آب

رنگدانه ترموکرومیک را می توان به رنگ ها و جوهرهای مبتنی بر آب اضافه کرد. همانطور که در بالا ذکر شد، محیط نباید دارای حلال هایی با ذرات کمتر از 4 اتم کربن باشد. PH متوسط باید در محدوده 2-8 (بهینه 2,5-5) باشد. محیط قلیایی قوی (pH بالای 8) دیر یا زود به رنگدانه آسیب می رساند. افزودن اندک سورفکتانت غیریونی باعث می شود که رنگدانه ترموکرومیک راحت تر در محیط پراکنده شود.

جوهرها و رنگهای ساخته شده با رنگدانه های ترموکرومیک

هنگامی که رنگ یا جوهر ترموکرومیک استفاده می شود، انتظار داریم که در دمای بالاتر از دمای دقیق شفاف شود و الگوی پنهان در زیر آن آشکار شود. میکروکپسول های رنگدانه ترموکرومیک دارای ضریب انکسار 1,5-1,54 بودند. اگر چسب استفاده شده در رنگ یا جوهر تفاوت انکسار قابل توجهی داشته باشد، پس از رسیدن به دمای تغییر رنگ، به جای لایه شفاف، اثر "مه" را مشاهده خواهیم کرد. به طور کلی رزین های آلکیدی و اکریلیک به خوبی با رنگدانه ترموکرومیک همکاری می کنند و از طرف دیگر رزین های پلی آمید و نیترات سلولز عملکرد ضعیفی دارند.

تفاوت در ضریب شکست نیز در مورد حلال انتخابی تأثیر دارد. حلال هایی مانند تولوئن، زایلن و متانول بنزن (شاخص های شکست عبارتند از: 1496، 1493 i 1،54) انکسار مشابه رنگدانه ترموکرومیک دارند و به خوبی با آن کار می کنند. اما اگر برای مثال از ایزوبوتیل الکل (شکست 1377) با شکست بسیار متفاوت استفاده کنیم، غلظت رنگ کمتری نسبت به واقعیت مشاهده خواهیم کرد. اما این اثر موقتی است و هنگامی که حلال تبخیر می شود غلظت رنگ مشاهده شده عادی می شود.

میکروکپسول های رنگدانه مانند شیشه شفاف عمل می کنند. شیشه نازک معمولی شفاف است، اما شیشه 100 میلی متری ضخیم رنگ سبز دارد. بنابراین اگر می‌خواهیم سطح ترموکرومیک کاملاً شفاف داشته باشیم، فقط باید از لایه نازکی از رنگ/جوهر ترموکرومیک استفاده کنیم. به اندازه‌ای که الگوی سطح اصلی را در زمانی که رنگدانه در حالت رنگی است (زیر دمای تغییر رنگ) بپوشاند.

محیط مورد استفاده باید فاقد فسفات، برومید و کلرید باشد. چنین ترکیباتی حتی در مقادیر کم ممکن است برای همیشه به رنگدانه آسیب برساند و شفافیت آن را مختل کند.

اثرات ممکن با رنگدانه های ترموکرومیک

پس از رسیدن به دمای تعریف شده رنگدانه ترموکرومیک شفاف می شود. رنگدانه های زیر این دما تحت قوانین ترکیب رنگ قرار می گیرند. به دلیل آن چهار اثر ممکن است:

• لایه نازک رنگدانه (به عنوان رنگ یا جوهر) پس از رسیدن به دمای تعریف شده شفاف می شود. طرحی که روی سطح زیر لایه رنگدانه آشکار می شود.
• هنگامی که در اجسام ضخیم (مانند ریخته گری رزین) استفاده می شود، رنگدانه پس از رسیدن به دمای مشخص سفید می شود. شکست هزاران میکروکپسول همان اثر مه غلیظ را می دهد.
• محیط را می توان با رنگ یا پیگمنت دیگر نیز رنگ کرد. این مهم است که آن را به درستی درست کنید – این عامل رنگ دوم نباید اثر رنگدانه ترموکرومیک را پوشش دهد. به عنوان مثال از رزین رنگ شده با رنگ شفاف سبز استفاده می کنیم و رنگدانه ترموکرومیک قرمز با دمای تغییر رنگ 30 درجه سانتی گراد اضافه می کنیم. طبق قوانین ترکیب رنگ در دمای 26.5 درجه سانتیگراد (در این دما رنگدانه قرمز شروع به محو شدن می کند) رزین زرد خواهد شد. هنگامی که از 26.5 درجه سانتیگراد تا 30 درجه سانتیگراد گرم می شود، رنگ رزین از زرد به سبز تغییر می کند – هنگامی که دما به 30 درجه سانتیگراد برسد، رزین همان طور که در ابتدا بود سبز می شود.
• استفاده از چند رنگدانه ترموکرومیک مختلف (رنگ های مختلف و دمای تغییر رنگ) محصولی را به دست می دهد که بسته به دما رنگ های کمی خواهد داشت.

ذخیره سازی رنگدانه و محصولات ترموکرومیک

رنگدانه ترموکرومیک در برابر اشعه ماوراء بنفش مقاوم نیست. بنابراین باید در صورت امکان دور از نور مستقیم خورشید و در جای تاریک نگهداری شود. محصولات ترموکرومیک تمام شده باید با لاک محافظت کننده در برابر اشعه ماوراء بنفش پوشانده شوند. به خصوص اگر آن محصولات اغلب در معرض نور مستقیم خورشید باشند.

رنگدانه ترموکرومیک می تواند مقدار تعیین شده رنگ را بدون تغییر عملکرد قابل توجه تغییر دهد (برای داده های دقیق TDS را بررسی کنید). بنابراین رنگدانه و محصولات حاوی آن باید در دمای چند درجه سانتیگراد کمتر از دمای تغییر رنگ نگهداری شوند (مثلاً رنگدانه ای که در دمای 30 درجه سانتیگراد تغییر رنگ می دهد در دمای 26.5 درجه سانتیگراد شروع به محو شدن می کند – بنابراین نگهداری آن در دمای 24 درجه سانتیگراد بی خطر است).

انجماد رنگدانه ترموکرومیک نیز ممکن است به آن آسیب برساند. بنابراین حداقل دمای نگهداری 4 درجه سانتیگراد است.