Dispersiya sınaqları aparıb istehsal partiyalarındakı problemləri həll etməklə iyirmi beş ildən çox vaxt keçirdikdən sonra öyrəndim ki, son örtüyün keyfiyyəti çox vaxt millbase-in ilk otuz dəqiqəsində müəyyən olunur. Əgər piqmentlər və doldurucular başlanğıcdan düzgün dispersiya edilməsə, günün qalan hissəsini viskozluq sıçrayışlarını, zəif rəng inkişafını və ya qabda çökməni aradan qaldırmağa sərf edə bilərsiniz. Məhz bu zaman dispersiyaedici agentlər öz dəyərini göstərir. Onlar yalnız piqmentlərin daha sürətli islanmasını təmin etmir — həm də hissəcikləri bir-birindən ayıraraq bütün sistemin istehsal, saxlanma və tətbiq ərzində sabit qalmasını təmin edir.
Dispersant piqment səthinə adsorbsiya olunmaqla yenidən aqlomerasiyanın qarşısını alan bir baryer yaradır. Su əsaslı sistemlərdə bu, adətən yüklü qruplar arasındakı elektrostatik itələmə (məsələn, poliakrilatların karboksilat qrupları) şəklində olur. Həlledicili və ya yüksək bərk maddə tərkibli sistemlərdə isə uzun polimer zəncirlərinin sterik maneəsi adətən daha vacibdir. Bəzi müasir polimer dispersantları hər iki mexanizmi birləşdirir. Nəticədə piqment miqdarı artdıqca viskozluq azalır, üyütmə vaxtı sürətlənir, rəng intensivliyi yaxşılaşır və zamanla çökmə azalır.
Mən hələ də fərqi dramatik olan su əsaslı memarlıq boya layihəsini xatırlayıram. Standart rutil TiO₂ (20 % PVC) və qırmızı orqanik piqmenti akril emal sistemində dispersiya edirdik. Heç bir dispersant olmadan, millbase viskozluğu yüksək sürətli dispersiyadan sonra on dəqiqə ərzində 8000 mPa·s-dən yuxarı qalxdı, Hegman sürtünmə dərəcəsi heç vaxt 4-dən aşağı düşmədi və üç gündən sonra qırmızı piqment üzməyə və flokulyasiya etməyə başladı. Rəng intensivliyi hədəfdən təxminən 15 % aşağı idi, qurudulmuş filmdə 60° bucaq altında parıltı isə cəmi 42 vahid idi.
Sonra eyni formulanı piqment çəkisinin 1,2 %-i aktiv olan üç fərqli dispersantla işlədik:
- Ənənəvi amonium poliakrilat dispersiyadan sonra 3200 mPa·s viskozitə (Hegman 6,5) və 30 gün saxlanıldıqdan sonra sabit rəng (Delta E < 0,8) göstərdi. Parıltı 58 vahidə yüksəldi.
- Daha yüksək molekulyar çəkili poliuretan dispersantı viskozluğu daha da azaldaraq 2100 mPa·s-ə endirdi, Hegman 7 səviyyəsinə çatdı və nəzarətlə müqayisədə +12 % rəng intensivliyi ilə ən yaxşı nəticəni təmin etdi. 30 gündən sonra Delta E cəmi 0,4 idi və parlaqlıq 61 vahid səviyyəsində qaldı.
- Fosfat əsaslı dispersant viskozluq (2400 mPa·s) baxımından yaxşı nəticə göstərdi, lakin akril bağlayıcı ilə az miqdarda uyğunluq problemi yaşadı — nümunə lövhələrində mikro-kraterlər müşahidə etdik və parlaqlıq 4 vahid azaldı.
Bu işdə poliuretan versiyası qazandı, çünki o, filmdə yan təsir olmadan aşağı viskozitə, sürətli yayılma və uzunmüddətli sabitlik arasında ən yaxşı tarazlığı təmin etdi. Doza əyrisini optimallaşdırdıqdan sonra onu 0,9 % aktiv səviyyəsində istifadə etdik. Zavod həmçinin TiO₂ yükünü 8 % artırmağın viskozluğa heç bir problem yaratmadığını gördü, bu da örtmə qabiliyyətini yaxşılaşdırdı və ümumi formulun xərclərini azaltdı.
Bu sınaq mənə bir neçə praktik dərs öyrətdi. Birincisi, doza əksər insanların gözlədiyindən daha vacibdir. Çox az olduqda sonradan flokulyasiya yaranır; çox olduqda isə faktiki olaraq yenidən viskozluğu artıra və ya su müqavimətinə zərər vura bilərsiniz. Mən həmişə piqmentdə aktiv dozajı 0,5 %-dən 2,5 %-ə qədər pilləli şəkildə tətbiq edirəm və həm üyütmə əyrisini, həm də saxlama sabitliyini izləyirəm.
İkincisi, kimya sistemi ilə uyğun gəlməlidir. Poliakrilatlar bir çox su əsaslı dekorativ boyalarda ucuz və effektivdir, lakin onlar elektrolitlərə və pH dəyişikliklərinə həssas ola bilərlər. Polimerik dispersantlar (poliuretan və ya poliéter tipli) daha bahalıdır, lakin çətin orqanik piqmentlərlə və yüksək parıltı və ya yaxşı xarici davamlılıq tələb edən sistemlərdə daha yaxşı performans göstərir. Həlledici əsaslı alkidlərdə və ya epoksi boyalarda isə mən hələ də daha çox yağ turşusu və ya modifikasiya olunmuş akril tiplərə üstünlük verirəm.
Üçüncüsü, real sınaq heç vaxt yalnız ilkin zəhmət deyil. Mən həmişə 24 saatdan sonra və bir həftə sonra viskozluğu yoxlayıram, rəng qəbulunu yoxlamaq üçün sürtmə testini keçirirəm və flokulyasiya və ya daşmanın yaranıb-yaranmadığını görmək üçün sürətləndirilmiş saxlama (iki həftə ərzində 50 °C-də) aparıram. Bir çox “yaxşı” laboratoriya nümunələri bu mərhələdə uğursuz olur.
Təcrübədən bilindiyi kimi, ən böyük qazanclar piqment yükünü artırdıqda və ya bəzi ftalotsianinlər və karbon qara kimi çətin dispersiya olunan piqmentlərlə işləyərkən əldə edilir. Bir mürəkkəb layihəsində xüsusi hazırlanmış polimerik dispersantdan istifadə etməklə viskoziteti 1500 mPa·s-dən aşağı saxlayaraq karbon qara yükləməsini 12 %-dən 18 %-yə qaldıra bildik. Bu tək dəyişiklik jetlənməni yaxşılaşdırdı və boncuklu dəyirman (bead mill) mərhələlərinin sayını dörddən ikiyə endirdi.
Əlbəttə ki, dispersiyaedici maddələr hər şeyi həll edən vasitə deyil. Onlar pis piqment keyfiyyətini, yanlış dəyirman mühiti və ya kifayət qədər kəsmə qüvvəsini düzəltməyəcək. Həmçinin xərcləri artırır və bəzən yanlış növ seçildikdə köpürmə, su müqaviməti və ya qatlararası yapışma kimi digər xüsusiyyətlərə təsir göstərə bilər.
Axırda düzgün dispersant seçimi hələ də formulada etdiyiniz ən böyük təsir gücünə malik qərarlardan biridir. O işlədikdə, istehsal sürətlənir, partiyalar daha ardıcıl olur, rəng daha yaxşı alınır və müştəri şikayətləri azalır. İşləmədikdə isə hər gün millbase ilə mübarizə aparırsınız. Dispersant seçimini ciddi formulasyon işi kimi qəbul edən, düzgün müqayisəli sınaqlar keçirən və saxlanma ilə tətbiqdən sonra faktiki nəticələri ölçən müəssisələr problemlərin ardınca qaçmağı dayandırır və hədəflərə ardıcıl şəkildə çatmağa başlayırlar.