Основываясь на реологии дисперсий, можно сформулировать ряд принципов. Во-первых, эффективность помола зависит от количества диссипированной механической энергии. Для ее максимизации необходимо, чтобы средняя вязкость в смеси пигмент — среда должна быть как можно более высокой, т. е. содержание пигмента в лакокрасочном материале должно быть высоким. Пределом является эффективная объемная доля около 0,64, когда достигается критическая упаковка пигментных частиц и смесь -быстро стааов-ится- -подобн-ой твердому телу. На практике этот предел снижается настолько, насколько велика доля анизотропных пигментных частиц, агломератов, агрегатов.

Начальный эффективный объем, занятый пигментными частицами, будеФ больше, чем общий эффективный объем отдельных частиц из-за объема, занимаемого пигментными агрегатами и агломератами. По мере разрушения последних при диспергировании эффективный пигментный объем уменьшается, и вязкость системы падает. Кроме того, часть механической энергии рассеивается в виде тепла, и, если его не отводить, уменьшение вязкости будет прогрессировать. Общим результатом этого снижения вязкости является уменьшение диссипирования механической энергии при диспергировании, что приводит к уменьшению эффективности диспергирования. Таким образом, время достижения постоянной вязкости при диспергировании может быть использовано для оценки эффективности процесса диспергирования. Однако, нужно отметить, что изменение размеров частиц и распределения частиц по размерам может наблюдаться без значительного изменения эффективного объема и, следовательно, реологических свойств дисперсии. Для измерения этих характеристик более подходят нереологические методы [60].

Реологические методы для исследования процесса диспергирования использованы многими авторами. Остерл [62] применил их для изучения характера диспергирования и эффективности различных видов диспергирующего оборудования. Маккей [63] изучил эффективность различных диспергаторов в процессах диспергирования органических пигментов; Хиртджис и Смите [64] использовали реологические измерения для изучения диспергирования двуокиси титана в алкидном связующем, обратив основное внимание на роль молекулярной массы алкида и присутствие жирных кислот. В работах [17, 65, 66] рассмотрены вязко-эластические свойства пигментных дисперсий, и с помощью этих свойств изучены направления процессов диспергирования в шаровых мельницах, проведена оценка природы взаимодействия пигментных частиц, а также эффективность диспергаторов.

12.4.2. Течение по трубопроводам

Обзор ранней литературы по этому вопросу сделан Вельтма-ном [67]. Паттон [68] также посвятил главу этой проблеме.

В общем, суть проблемы заключается в том, чтобы вычислить давление, требуемое для перекачивания взятой краски по трубопроводу с требуемой скоростью течения. Хотя для ньютоновских жидкостей (как для ламинарного, так и для турбулентного режимов) это сделано, неньютоновские жидкости составляют более серьезную проблему. Измерив кажущуюся вязкость как функцию скорости сдвига в заданном диапазоне значений (на ротационном вискозиметре) и применив эмпирические уравнения, например Кассона или Бингама, можно получить приблизительные данные о необходимом давлении, пригодные для инженерных расчетов. Однако временные эффекты (тиксотропия) могут сделать эти расчеты неверными, особенно при низких скоростях течения. Кроме того, сильные взаимодействия в материале увеличивают его упругость, что может привести к неприемлемо высокому исходному давлению, необходимому для начала течения материала. В этом случае более полезны измерения с помощью трубопроводного реометра (аналогичного капиллярному вискозиметру, но с более широким отверстием).


⇐ вернуться назад| |читать дальше ⇒