Дисперсиялық сынақтарды жүргізіп, өндірістік партиялардағы ақауларды жоюмен жиырма бес жылдан астам айналысқаннан кейін мен түсіндім: соңғы жабынның сапасы көбінесе негіздік массаны дайындаудың алғашқы отыз минутында шешіледі. Егер пигменттер мен толтырғыштар бастапқыда дұрыс диспергделмесе, қалған күнді тұтқырлықтың кенеттен жоғарылауымен, түстің нашар дамуымен немесе банкадағы шөгумен күресуге жұмсауыңыз мүмкін. Міне, дәл осы жерде диспергаторлар өздерін ақтап шығады. Олар пигменттерді тез ылғалдандырып қана қоймай, бөлшектерді бір-бірінен алшақ ұстап, бүкіл жүйені өндіру, сақтау және қолдану кезінде тұрақты күйде сақтайды.
Диспергатор пигмент бетіне адсорбцияланып, қайта агрегациялануды болдырмайтын бөгет жасайды. Су негізіндегі жүйелерде бұл көбінесе зарядталған топтардың (мысалы, полиакрилаттардағы карбоксилаттардың) электростатикалық тебілуі арқылы жүзеге асады. Еріткіш негізіндегі немесе жоғары қатты заттарға ие жүйелерде ұзын полимер тізбектерінің стереикалық кедергісі әдетте маңыздырақ. Кейбір заманауи полимерлі диспергаторлар екі механизмді де біріктіреді. Нәтижесінде пигмент мөлшері артқанда тұтқырлық төмендейді, ұнтақтау уақыты қысқарады, түс беріктігі жақсарады және уақыт өте тұнба түзілуі азаяды.
Мен әлі күнге дейін су негізіндегі сәулеттік бояу жобасының бірін есімде сақтаймын, онда айырмашылық айтарлықтай болды. Біз стандартты рутилді TiO₂ (20 % PVC) және қызыл органикалық пигментті акрил эмульсиялық жүйеде дисперсиялап жатқанбыз. Диспергаторсыз millbase тұтқырлығы жоғары жылдамдықтағы дисперсиядан кейін он минут ішінде 8000 мПа·с-тан асып кетті, Хегман көрсеткіші ешқашан 4-тен төмен түспеді, ал үш күннен кейін қызыл пигмент жүзіп, түйіршіктеле бастады. Түс беріктігі мақсатты көрсеткіштен шамамен 15 % төмен болды, ал кепкен пленкадағы 60° бұрыштағы жылтырлық тек 42 бірлік болды.
Содан кейін біз пигмент салмағының 1,2 % белсенді зат мөлшерінде үш түрлі диспергатормен сол формулацияны жүргіздік:
- Дәстүрлі аммоний полиакрилаты дисперсияланғаннан кейін 3200 мПа·с тұтқырлық көрсетті, Хегман шкаласы бойынша 6,5 және 30 күн сақталғаннан кейін түсі тұрақты қалды (ΔE < 0,8). Жылтырлығы 58 бірлікке дейін артты.
- Молекулалық салмағы жоғары полиуретанды диспергатор тұтқырлықты одан әрі 2100 мПа·с-ке дейін төмендетіп, Хегман шкаласы бойынша 7 деңгейіне жеткізіп, түс беріктігін бақылауға қарағанда +12 % реңк күшімен ең жоғары деңгейге шығарды. 30 күннен кейін Delta E тек 0,4-ке тең болып, жылтырлық 61 бірлікте сақталды.
- Фосфат негізіндегі диспергатор тұтқырлық бойынша (2400 мПа·с) жақсы нәтиже көрсетті, бірақ акрил байланыстырушымен сәл үйлесімсіздік танытты — сынама үлгілерінде микро-кратерлер пайда болып, жылтырлық 4 бірлікке төмендеді.
Полиуретан нұсқасы осы жұмыста жеңіске жетті, себебі ол төмен тұтқырлық, тез таралу және ұзақ мерзімді тұрақтылықтың ең жақсы тепе-теңдігін қамтамасыз етіп, пленкаға жанама әсер етпеді. Дозалау қисығын оңтайландырғаннан кейін оны 0,9 % белсенді мөлшерде қолдандық. Зауыт сондай-ақ TiO₂ жүктемесін 8 %-ке дейін арттыра алатынын байқап, бұл жасыру қабілетін жақсартып, жалпы формула шығынын төмендетті.
Бұл сынақ маған бірнеше практикалық сабақ үйретті. Біріншіден, доза көпшілік күткеннен әлдеқайда маңызды. Тым аз болса, кейін флоккуляция пайда болады; тым көп болса, тұтқырлық қайта артуы немесе суға төзімділікке зиян келтіруі мүмкін. Мен пигментте әрдайым 0,5 %-ден 2,5 %-ке дейінгі белсенді доза бойынша баспалдақты сынақ жүргізіп, ұнтақтау қисығы мен сақтау тұрақтылығын бақылаймын.
Екіншіден, химиялық құрам жүйеге сәйкес болуы керек. Полиакрилаттар су негізіндегі көптеген декоративті бояуларда арзан әрі тиімді, бірақ олар электролиттерге және рН деңгейінің ауытқуына сезімтал болуы мүмкін. Полимерлі диспергаторлар (полиуретан немесе полиэфир типтері) қымбатырақ болса да, күрделі органикалық пигменттермен және жоғары жылтырлық немесе жақсы сыртқы төзімділік қажет ететін жүйелерде жақсырақ нәтиже береді. Еріткіш негізіндегі алкидтер мен эпоксидтерде мен әлі де май қышқылды немесе модификацияланған акрил типтерін жиі таңдаймын.
Үшіншіден, нақты сынақ тек бастапқы еңбекпен шектелмейді. Мен әрқашан 24 сағаттан кейін және бір аптадан соң тұтқырлықты тексеремін, түсті қабылдауды анықтау үшін сүрту сынағын жүргіземін және флоккуляция немесе ластану пайда бола ма екенін көру үшін екі апта бойы 50 °C температурада жедел сақтау сынағын өткіземін. Көптеген “жақсы” зертханалық партиялар осы кезеңде сәтсіздікке ұшырайды.
Тәжірибе көрсеткендей, ең үлкен нәтижелер пигмент жүктемесін арттырғанда немесе кейбір фталоцианиндер мен көмір қарасы сияқты таратуға қиын пигменттермен жұмыс істегенде байқалады. Бір бояу жобасында арнайы әзірленген полимерлік диспергаторға көшу бізге көміртек қарасын 12 %-ден 18 %-ге дейін арттыруға мүмкіндік берді, ал тұтқырлықты 1500 мПа·с-тан төмен деңгейде ұстауға мүмкіндік берді. Бұл бір ғана өзгеріс жарықтықты жақсартып, моншақ ұнтақтағы өңдеу өту санын төрттен екіге дейін қысқартты.
Әрине, диспергаторлар барлық мәселелерді шешпейді. Олар нашар пигмент сапасын, дұрыс емес ұнтақтау ортасын немесе жеткіліксіз кесу күшін түзете алмайды. Сонымен қатар, олар шығынды арттырады және кейде көбіктенуге, суға төзімділікке немесе қабаттар арасындағы жабысушылыққа әсер етуі мүмкін, егер дұрыс емес түрі таңдалған болса.
Соңында, формулацияда дұрыс диспергаторды таңдау әлі де ең жоғары әсер беретін шешімдердің бірі болып табылады. Ол дұрыс жұмыс істегенде өндіріс жылдамдайды, партиялар біркелкі шығады, түс сапасы жақсарады және тұтынушылардың шағымдары азаяды. Ал ол дұрыс жұмыс істемесе, күн сайын ұн негізімен күресуге тура келеді. Диспергатор таңдауды формулацияның маңызды жұмысы ретінде қарастыратын, салыстырмалы сынақтарды дұрыс өткізіп, сақтау мен қолданудан кейінгі нақты нәтижелерді өлшейтін зауыттар ғана мәселелерді қуып жүруді тоқтатып, мақсаттарға тұрақты түрде жетеді.