Одним из важных этапов производства пигментированных покрытий является равномерное распределение твердых пигментов в растворе жидкого связующего. Если эта стадия измельчения недостаточно оптимизирована, то может возникнуть целый ряд дефектов:
На некоторых связанных с реологией свойствах это тоже может отразиться отрицательно, в частности, возможно:
Пигментные агломераты уменьшаются в размере на стадии измельчения; в идеале это приводит к образованию первичных частиц. Агломераты представляют собой пигментные "группировки", в которых промежуточные пространства между индивидуальными пигментными частицами содержат воздух и влагу. Эти индивидуальные пигментные частицы контактируют одна с другой только по кромкам (краям) и углам. Силы взаимодействия между частицами относительно невелики, вследствие чего они могут быть преодолены на традиционном оборудовании для диспергирования. (Агрегатные формы более компактны и имеют соприкосновение по плоскости между индивидуальными пигментными частицами, поэтому их труднее расщепить на первичные частицы).
Резюме:
На стадии диспергирования (Рис. 2) в системе повышают энергию, вследствие чего образуются мелкие частицы (с более крупной фазой раздела в растворе смолы). После этого система стремится преодолеть состояние, обогащенное энергией, с тем, чтобы возвратиться к первоначальным низкоэнергетическим условиям. Это подтверждается тем, что тонкоизмельченные пигменты опять образуют флоккуляты (хлопья). Вследствие этого проявляются такие отрицательные эффекты, как ослабление окраски, прочности, блеска, а также изменение реологии.
По структуре флоккуляты очень напоминают агломераты; тем не менее, промежуточное пространство между пигментами в этом случае заполнено раствором связующего, а не воздухом.
Процесс диспергирования
Некоторые процессы, которые имеют место при измельчении пигментов, могут быть разделены на следующие три этапа (Рис. 3):
На первом этапе весь воздух и влага удаляются с поверхности пигмента и замещаются на раствор связующего. Межфазный раздел твердое/газообразное (пигмент/воздух) трансформируется в межфазную границу твердое/жидкое (пигмент/раствор связующего). Раствор связующего должен проникнуть в пространство между агломератами.
Этап 2 представляет собой исключительно стадию измельчения пигмента. При помощи механической энергии (усилия удара и сдвига) пигментные агломераты распадаются и, соответственно, уменьшаются в размере.
На конечном этапе 3 пигментная дисперсия должна быть стабилизирована для того, чтобы предотвратить образование неконтролируемых флоккулятов. Как описывается далее, при помощи специальных методов возможно удерживать частицы пигментов на необходимом расстоянии друг от друга, так, чтобы они не могли соприкасаться. Во многих случаях стабилизация режима дефлоккуляции весьма желательна, в ряде случаев пигментные дисперсии могут быть стабилизированы путем регулируемой софлоккуляции (она будет обсуждена позже). На этапы 1 (смачивание) и 3 (стабилизация) можно воздействовать при помощи добавок. Смачивающие добавки ускоряют увлажнение пигментных агломератов связующим; диспергирующие добавки повышают стабильность дисперсии пигментов. Один и тот же продукт может быть многофункциональным, в частности, смачивающим и диспергирующим агентом.
