Лако-красочные материалы — производство

Принципы составления рецептур, применяемые в лакокрасоч­ной промышленности для диспергирования пигментов, основы­ваются главным образом на эмпирических данных, многолетнем опыте и лабораторных оценках временных и материальных затрат с целью установления рабочих (не обязательно оптимальных) условий для процесса образования дисперсии.

Можно с уверенностью сказать, что необходимо сделать по крайней мере шесть лабораторных проб в шаровых мельницах на системе с данными пигментом, пленкообразователем и раство­рителем, варьируя объемное содержание пигмента (ОКП) и су­хой остаток раствора пленкообразователя, чтобы получить пред­ставление о приемлемой технологичности. То же справедливо для бисерной мельницы и для аппаратов высокоскоростного типа для диспергирования (ИБО).

Для проведения таких испытаний требуется по крайней мере три недели, а в случае красок, содержащих несколько пигментов и пленкообразователей, обычно необходимо несколько недель. Последующие опытные и промышленные испытания часто тре­буют дальнейшей корректировки рецептуры.

Прежде всего, для приготовления пигментной пасты в емко­сти смешивают определенные количества пигмента и раствора смолы до получения необходимой консистенции, затем отвеши­вают остальные компоненты и загружают в аппарат для диспер­гирования, доводя объем до требуемой степенй заполнения. Этот технический прием может обеспечить или нс обеспечить хорошее качество диспергирования. Давно общепризнано боль­шое значение и существенное влияние процесса’ на экономиче­ские показатели и качество конечного продукта. Невозможно добиться удовлетворительного диспергирования пигментов и на­полнителей при произвольном составлении рецептур пигментных паст. Ф. К Дэниэл [1] разработал способ, получивший назва­ние «точка текучести», при помощи которого были получены со­ставы пигментной пасты улучшенного качества. Этот способ за­ключается в титровании навесок пигмента растворами смолы пере­менной концентрации при перемешивании шпателем. Конечная точка достигается, когда смесь начинает стекать со шпателя порциями с интервалами в 1 с. Таким образом устанавливается объем раствора смолы, израсходованного на взятую навеску пигмента. Концентрация раствора смолы, при которой расхо­дуется наименьший объем, считается оптимальной для смачива­ния. Пигмент и раствор смолы в установленном соотношении загружают в шаровую или бисерную мельницу, поскольку для этих типов машин требуются пасты с практически одинаковой вязкостью. Сложность состоит в том, что не все предварительно смешанные пигментные пасты будут обладать удовлетворитель­ной текучестью для уверенного определения конечности точки, как, например, в случае органических пигментов и тонкодисперс­ных наполнителей. Для этих материалов рекомендуется серия испытаний в шаровой мельнице.

Работа Гугенгейма [2] была основана на ряде промышлен­ных экспериментов с использованием высокоскоростных машин для диспергирования. В результате этой работы было получено эмпирическое выражение для определения оптимальных соста­вов пигментных паст для данного типа машин:

—= (О. Э + О. бЭСр, по + 0,02511)

Где —масса раствора мленкообразователя, г; М„ — масса пигмента, г;

С|>.ни—сухой остаток раствора пленкообразователя, %; >] — вязкость раствора пленкообразователя, пуаз; Р—маслоемкость по Гарднеру-Когеману, (г/100 г).

На практике состав пигментных паст для высокоскоростного [диспергирования можно рассчитать по эмпирическому методу Гугенгейма. Например, если сухой остаток раствора пленкообра — зователя равен 40%, его вязкость — 5 пуаз, а маслоемкость пигмента—25 (для заданной степени пигментирования), то

(0,9 + 0,69 ■ 0,40 + 0,025 ■ 5,0) -^-=0,325.

М„ 100

Таким образом, получаем следующие соотношения ингре­диентов пасты!

В масс. ч. В %

Пленкбобразователь (0,40-0,325) =0,0130= 9,81

Растворитель (0,60-0,325) =0,195= 14,72

Пигмент = 1,000 = 75,47

Сумма 1,325 100,00

1 11 1

Нет сомнения* что эти способы определения состава пигмент­ных паст полезнЦ в практической работе. Однако им не достает точности для оцейки эффективности смачивания пигмента плен­кообразующей системой — важного фактора, обеспечивающего стабильность краски. Кроме того, получаемый результат зависит От опыта оператора и точность получаемых субъективных ре­зультатов составляет ±25%. Поэтому соотношение пигмент/ пленкообразователь, полученное с исходным (недиспергирован — н’ым) пигментом, не является надежной основой для выбора рецептуры, которая была бы оптимальной для всего процесса Диспергирования. Дальнейшее отделение от агрегатов и стабили-

Н(

Зация первичных частиц пигмента все более затрудняется. Про­цесс диспергирования прекращается независимо от продолжи­тельности работы оборудования. Увеличение сухого остатка выше оптимального для улучшения текучести приведет только к возрастанию времени диспергирования (рис. 7.2).