Пигментные пасты

В течение длительного времени во многих сферах промышленности использовались лакокрасочные материалы (ЛКМ) на основе органических связующих компонентов. Однако в настоящее время их применение все больше подвергается критике. Это связано с тем, что их производство, эксплуатация и деградация приводит к появлению в окружающей среде компонентов, токсических и для человека, и для окружающей его среды. Чтобы избежать нежелательных последствий применения органорастворимых ЛКМ, были разработаны промышленные краски на водной основе, которые получили название водно-дисперсионные. Самыми известными и распространенными из них являются акриловые краски.

Вместе с тем, при разработке водно-дисперсионных ЛКМ, перед производителями встали следующие проблемы:

1. Подбор наполнителя, обеспечивающего, во-первых, хорошие защитные свойства, во-вторых, полноценную укрывистость, в-третьих, хорошую цветность;
2. Баланс между смачивающими и диспергирующими компонентами;
3. Создание ярких, разнообразных, и, одновременно, стойких цветов.

Решение последней задачи может осуществляться путем применения новых качественных пигментов (обычно органической природы), или за счет использования концентрированных пигментных паст.

Пигментные, или колеровочные, пасты – это высококонцентрированные дисперсии пигментов, в состав которых также обязательно входят модифицирующие агенты, такие как диспергаторы, смачиватели, консерванты и некоторые другие. Применение пигментных паст принципиально изменило процессы колеровки лакокрасочных составов и значительно повысило эффективность производства лакокрасочной продукции.

Преимущества применения пигментных паст

Современный потребитель предъявляет все более и более высокие требования к лакокрасочной продукции. Создание устойчивых к разнообразным, в том числе погодным, воздействиям красок подразумевает длительные, научно-обоснованные и финансово-затратные разработки. Их может себе позволить далеко не каждое производство водно-дисперсионных красок. Поэтому приготовлением пигментных паст, как основы для тонировки ЛКМ, занимаются узко профильные предприятия, которые затем распространяют свою продукцию лакокрасочным заводам.

Применение концентрированных колеровочных паст позволяет обойти стороной ряд недостатков, связанных с применением сухих пигментов. К ним относятся:

1. Распыление пигментов в рабочей зоне, что повышает вредность производства и снижает санитарно-гигиенические нормы;
2. Постоянное и тщательное мытье оборудования при переходе с цвета на цвет, а, следовательно, затраты на моющие средства и воду;
3. Плохая повторяемость цветов.

С другой стороны, использование пигментных паст предоставляет их потребителю неоспоримые преимущества:

1. Гарантированное качество пигментных паст позволяет сосредоточиться на производстве базовых красок, качестве основы и других немаловажных аспектах производства водно-дисперсионной лакокрасочной продукции;
2. Высокая степень стандартизации и повторяемости цвета;
3. Возможность колеровки при продажах, в том числе розничных;
4. Многообразие цветовой палитры без лишних затрат на покупку большого числа пигментов.

Производство пигментных паст

Производство пигментных паст для водно-дисперсионных красок включает в себя несколько этапов:

1. Проверка совместимости пигментных паст с базовыми красками;
2. Анализ развития цвета в базовых красках потребителя;
3. Создание рецептур красок с помощью специального программного обеспечения.

В настоящее время существуют ручные, полуавтоматические и автоматические системы систем колеровки водно-дисперсионных красок с помощью пигментных паст. Самые современные из них позволяют получать лакокрасочные материалы со степенью чистоты цветового фона до десятков нанометров, т.к. перед смешением компонентов проводится спектральный анализ на спектрофотометре.

Таблица 1. Производство пигментов.

Показатель	Желтые пигменты, ГОСТ 18172-72			Красный пигмент, ТУ 6-10-602-87
	Ж-1	Ж-2	Ж-З	ОПК-1	ОК
Содержание соединений железа (Fe203),%,не менее	86,0	85,0	84,0	93,0	96
Маслоемкость, г/100 г пигмента	35-50	36-60	35-70	45	-
Укрывистость, г/м2, не более	15	20	20	-	6
Остаток на сите с сеткой № 016К, после сухого просева, %, не более	0,05	0,05	-	-	-
Остаток на сите с сеткой № 0056К, после мокрого просева, %, не более	0,1	0,3		0,2	0,012
Содержание соединений серы (в пересчете на SOs), %, не более	-	-	-	0,5	-

Таблица 2. Производство пигментов.

Показатель	Железоокисный пигмент: опытные партии и действующие ТУ		Магний сернокислый (опытный и по ТУ)
	опытная партия	ТУ	1 сорт	2 сорт	ТУ6-18-153-82
Fe203, %, не менее	94	94	-	1,0	-
MgS04x7H20, %, не менее	отс.	отс.	96	91	90
Укрывистость, г/м2	не более7	не более7	-	-	-
Дисперсность, мкм	не более 25	не более 25		-	-
Нерастворимый в воде остаток, %	99,5	99,5	1,0	1,5	не более3
Содержание гигроскопической воды, %	-	-	-	-	не более 2,5
рН водной вытяжки	6-8	6-8	6-8	6-8

Свойства пигментных паст

Качество водно-дисперсионных красок определяется, с одной стороны, особенностями связующих компонентов и наполнителя, а с другой – качеством колеровочной системы.

Если для тонирования ЛКМ используются пигментные пасты, то необходимо обратить внимание на их следующие свойства:

1. Совместимость и развитие цвета.
2. Воспроизводимость цвета и стандартизация.
3. Типы и свойства применяемых пигментов.
4. Стойкость красок к изменению влажности, колебанию температур, биотическим факторам.
5. Влияние смачивателей, диспергаторов, сурфактантов, используемых в рецептуре пасты.
6. Стабильность, в том числе при хранении.
7. Пригодность для использования в автоматических системах смешивания красок.
8. Контроль качества паст
9. Другие аспекты, такие как, экологичность, соответствие российским и европейским стандартам, возможность рециклизации.

Совместимость и развитие цвета

Интенсивность окрашивания поверхности и развитие цвета краски определяется таким свойством пигментных паст, как его совместимость с различными материалами. В основе этой характеристики лежит глубокая интеграция смачивателей и диспергаторов пасты в связующие компоненты базовых красок. Результатом хорошей совместимости является, во-первых, отсутствие отрицательных показателей, а, во-вторых, достижение качественного лакокрасочного покрытия.

К нежелательным эффектам относятся:

• Седиментация отдельных компонентов краски
• Синерезис
• Флоккуляция пигментов.

Их следствиями являются:

• Плохой внешний вид;
• Грязный цвет;
• Недостаточная влаго- и термостойкость.

Стандартизация и воспроизводимость цвета

Воспроизводимость цвета является одной из важнейших проблем современной лакокрасочной промышленности.

Используемые пигментные пасты должны соответствовать ряду требований:

1. Оттенок должен воспроизводиться без изменений в течение длительного времени
2. Цвет должен быть идентичным как в малых, так и больших объемах производства
3. Цвет получаемой краски не должен зависеть от системы смешивания
4. Краска, изготовленная на заводе и точка продаж должна иметь одинаковый цвет

Стабильность в использовании

Стабильность пигментных паст можно рассматривать с двух сторон:

1. Стабильность при использовании
2. Стабильность при хранении

Стабильность при использовании определяется смачивающими и диспергирующими компонентами. Конечной целью использования этих агентов является недопустимость седиментации пигментов. Это может привести к изменению цвета и интенсивности окрашивания. Кроме того, при несбалансированном содержании диспергаторов и смачивающих реагентов, в пигментных пастах при смешении с базовыми красками могут образовываться сгустки, и даже твердые пигментные агломераты. Следствием этого, является нарушения в работе колеровочных машин, загрязнения и поломка дозирующих устройств.

Стабильность при хранении определяется такими качествами как:

• Отсутствие пигментной седиментации
• Постоянная вязкость
• Незначительное расслоение между жидкой и твердой фазой
• Устойчивость к грибковым и бактериальным заражениям

Первые три свойства определяются качеством пигментов, диспергаторов и смачивающих компонентов, а последнее-наличием в пигментных пастах биоцидов и консервантов.

Контроль качества

Для удачного выбора системы колеровки лучше использовать пигментные пасты, производители которых постоянно подвергают их контролю качества. Естественно, что эти процедуры приводят к повышению цены пасты, но, с другой стороны работы по корректировки готовых лакокрасочных материалов также требуют дополнительного времени и финансовых затрат.

Цветовое различие между разными партиями паст в зависимости от систем смешения должно составлять не более 0,8 -1 ДЕ. Также недопустимы колебания в плотности пигментных паст более, чем на 2-5 %. Более выраженные различия неизбежно приведут к нарушению красящей способности водно-дисперсионных красок.

Использование

Колеровочные пасты являются высокотехнологичным продуктом. Для производителя готовой краски с использованием пигментных паст необходимо принять во внимание следующие аспекты: защита окружающей среды, содержание летучих органических растворителей, безопасность использования и т. д. Не содержащие VOC пасты активно выходят на рынок. Эти пасты предназначены для производства экологически безопасных ЛКМ.

Все эти аспекты должны все больше учитываться в будущем, т.к. здоровью людей и животных нужно уделять огромное внимание.