Лако-красочные материалы — производство

Белые пигменты изготавливают из прозрачных, почти бесцвет­ных материалов, используемых в красках в виде мелких частиц. Соотношение между размерами частиц и светорассеянием изуча­лось в 1908 г. Маем [4], который показал, что максимальное светорассеяние на единицу количества материала имеет место для частиц с диаметром несколько меньшим, чем длина волны света. Рис. 14.6 показывает изменение рассеяния в зависимости от диа-

Метра сферических частиц. Строго говоря, эта кривая относится к рассеянию на единственной частице, т. е. когда свет рассеива­ется каждой частицей. В пленке оптимальный для светорассеяния размер частиц не сильно отличается, за исключением случаев очень сильного пигментирования, где светорассеяние значительно мень­ше из-за того, что частицы расположены гораздо ближе друг к дру­гу. Промышленные белые пигменты выпускаются с диаметром частиц, который обеспечивает наилучшее рассеяние зеленого света (для максимальной кроющей способности лакокрасочного мате­риала); это составляет для рутильного диоксида титана около 0,25 мкм. Частицы этого размера менее эффективны при рассеянии желтого или красного света, так что тонкие белые пленки прони­цаемы для оранжевого света.

В работах по рутильному диоксиду титана оценена степень, в которой коэффициент светорассеяния уменьшается при повыше­нии концентрации пигментов. Для частиц оптимального для свето­рассеяния размера при низких концентрациях рассеяние на части­цу уменьшается примерно вдвое при ОКП = 30%. Для частиц та­кого размера увеличение ОКП выше 30% не дает дальнейшего прироста кроющей способности; последняя может даже упасть в диапазоне концентраций, где прирост рассеяния от увеличения числа частиц меньше, чем уменьшение рассеяния от более плотной упаковки. При очень высоких ОКП связующего недостаточно, чтобы заполнить промежутки между пигментными частицами, и кроющая способность растет. Имеются данные, что при ОКП = = 30%, несколько более крупные частицы (например 0,4 мкм вме­сто 0,25’мкм) дают лучшую укрывистость. Также показано [5], что изменение содержания рутильных частиц путем добавки мел­ких частиц наполнителя с низким показателем преломления (таких как тонкоизмельченный диоксид кремния или карбонат кальция) значительно улучшает укрывистость при высокой ОКП.

Эти выводы совпадают с предположением, что при высоких кон­центрациях пигментов рассеяние происходит на гранях пустот между частицами в большей степени, чем на отдельных частицах. Теория светорассеивающих систем, которая базируется на пред­ставлениях о наличии пустот с низким показателем преломления, образующихся в непрерывной среде с высоким показателем пре­ломления, может быть столь же эффективной, как и другие теории. Предпринято много попыток для использования пустот в пленке с целью улучшения ее укрывистости. Простой метод заключается в эмульгировании несмешивающейся жидкости, (например уайт — спирита) в водном растворе желатина; при высыхании образуется непрозрачная белая пленка, наполненная мелкими сферическими пустотами. Другие, более сложные композиции позволяют полу­чить такие же результаты при лучших свойствах пленки [6—8]. Можно представить, что наиболее удачным промышленным спо­собом использования этого эффекта является применение компо­
зиции из пигментных частиц и мелких частиц смолы, распределен­ных в системе с мелкими пустотами и содержащих мелкие частицы пигментов с высоким показателем преломления [9]. Теория также говорит, что если частицы материала с высоким показателем пре­ломления оптимального размера покрыты оболочкой с низким по­казателем преломления, то концентрация кроющего пигмента и ка­чество дисперсии не очень существенно влияют на конечный ре­зультат [10].