Proses dispersi pigmen

Proses dispersi pigmen merupakan suatu tahapan penting dalam pembuatan pigmen pasta. Proses ini harus berjalan efektif dan efisien karena sangat berpengaruh terhadap kualitas pigmen seperti kualitas gloss,kekuatan warna dan sifat transparansi pigmen. Pada umumnya proses disperse dapat dibagi menjadi tiga tahapan yaitu proses pembasahan (wetting), proses pemecahan (grinding) dan proses stabilisasi.

• Proses pembasahan pigmen: Pada proses pembasahan pigmen,seluruh gas oksigen yang terdapat di antara permukaan agregat dan aglomerat pigmen digantikan oleh resin.

• Proses pemecahan: Proses ini membutuhkan energi mekanis yang besar agar aglomerat pigmen dapat terpecahkan ke partikel yang lebih kecil.

• Proses stabilisasi: Proses ini bertujuan diperlukan untuk mempertahankan pigmen yang telah terpecahkan tidak bersatu kembali.

Mekanisme proses dispersi.

Pemilihan pendispersi (dispersant) yang tepat sangat dipengaruhi oleh sifat kimia pigmen dan juga resin yang digunakan.

Proses Pembasahan Pigmen

Pada intinya proses ini merupakan suatu proses yang menggantikan senyawa yang teradsorpsi di permukaan pigmen dan di dalam agglomerasinya (seperti air,oksigen,dan udara) dengan bantuan resin.

Proses pembasahan yang sempurna akan meningkatkan performa tinta yang begitu sangat tergantung oleh interaksi antara partikel pigmen dan system resin. Proses ini dapat dibantu dengan adanya suatu dispersant yang membantu terjadinya interaksi antar partikel cair dan padat dengan cara mengggantikan interaksi partikel antara gas/udara dengan padat.

Proses Penggantian udara dan air oleh resin

Tingkat efisiensi dari proses pembasahan ini sangat tergantung dari perbedaan tegangan permukaan (surface tension) dari pigmen dan resin. Mekanisme adsorpsi ini sangat tergantung pada sifat kimia pigmen dan juga tipe dispersant yang dipakai.

Kajian secara thermodinamika

Secara termodinamika proses pembasahan membutuhkan kerja adhesi pada interface cair dan padatan (Wa) yang begitu besar atau setidak-tidaknya lebih besar dari kerja kohesi yang dibutuhkan (Wa > Wk).

Kecepatan penetrasi suatu zat cair ke dalam suatu padatan dapat dijelaskan melalui persamaan Wasburn

Dimana h ialah kedalaman (tinggi) aksi penetrasi selama waktu t, σ ialah tegangan permukaan dari cairan, η ialah viskositas, θ ialah sudut pembasahan (wetting), r ialah radius rata-rata dari kapilar, C ialah koefisien struktural (berhubungan dengan porositas) sedangkan W ialah energi pembasahan (wetting).

Proses Pemecahan

Setelah melalui proses pembasahan (wetting stage), tahapan selanjutnya adalah proses pemecahan (grinding stage) Proses ini memerlukan energi mekanis yang dapat diperoleh dari mesin pemecah (grinding machine).

Pigmen yang telah terdispersi

Setelah pigmen terpecahkan menjadi partikel-partikel kecil maka luas permukaan pigmen pun semakin besar sehingga diperlukan zat aditif dalam jumlah yang cukup besar untuk membasahi permukaan tersebut.

Namun meskipun pigmen telah terdispersi,partikel-partikel tersebut dapat kembali membentuk agglomerasi. Proses ini dinamakan flokulasi. Agar flokulasi tidak terjadi maka diperlukan suatu proses lanjutan yang dinamakan proses stabilisasi.

Proses Stabilisasi pigmen

Tujuan proses stabilisasi adalah untuk mencegah terjadinya flokulasi.Sifat flokulasi pigmen dapat dilihat dari tidak seragamnya ukuran partikel. Flokulasi menyebabkan sifat aliran tinta (reologi) tinta menjadi buruk dan menurunnya sifat gloss tinta dan juga berkurangnya stabilitas tinta. Pada umumnya, flokulasi akan berkurang jika pada tinta diberikan suatu energi mekanis (mixing) namun keadaan tersebut hanya sementara karena flokulasi akan terbentuk lagi jika energi yang diberikan ditiadakan. Karena itu dalam proses dispersi perlu ditambahkan zat dispersant untuk mencegah terjadinya flokulasi.

Proses stabilisasi menghambat terjadinya gaya Van der Waals di antara partikel pigmen yang dapat menyebabkan terjadinya aglomerasi.

Terdapat dua prinsip mekanisme terjadinya proses stabilisasi pada proses dispersi pigmen.

• Stabilisasi Elektron: Stabilisasi elektrostatik terjadi apabila tempat-tempat yang bermuatan sama pada permukaan pigmen bersentuhan satu sama lain. Dua partikel yang memiliki muatan sama menghasilkan efek tolak-menolak. Tolakan Coulomb yang dihasilkan oleh partikel-partikel bermuatan memungkinkan sistem tetap stabil.

• Stabilisasi Sterik: Pigmen dikatakan stabil secara sterik apabila permukaan partikel-partikel padat seluruhnya ditutupi oleh polimer, sehingga membuat persentuhan partikel dengan partikel tidak mungkin. Interaksi kuat antara polimer dan pelarut (pelarut organik atau air) mencegah polimer untuk berdekatan satu sama lain (flokulasi).

referensi:
http://www.chem-is-try.org/artikel_kimia/kimia_material/mengenal-lebih-jauh-proses-dispersi-pigmen/