La dispersion des pigments est essentielle à la création de revêtements. Sous l'effet de forces extérieures, les pigments se transforment en fines particules qui se répartissent ensuite uniformément dans la phase continue pour former une suspension stable. Ce processus requiert des résines, des pigments et des solvants, ainsi qu'un dispersant mouillant. Les dispersants améliorent la dispersion et la conservation des pigments, empêchant leur sédimentation et leur agglomération. Ces sédimentations peuvent avoir un impact sur la qualité du revêtement. Une bonne dispersion des pigments rehausse la brillance, la masque et améliore la rhéologie du revêtement.
Quelle est la raison de la réagglomération des fines particules de pigment dispersées dans le milieu ?
Après avoir atteint un état idéal de dispersion, les fines particules de pigment présentes dans le milieu peuvent s'agglomérer à nouveau. Elles se regrouperont une fois que la contrainte de cisaillement dans le système s'atténuera ou disparaîtra.
En effet, à mesure que les particules de pigment s'étalent, elles deviennent plus petites. Leur surface spécifique et leur énergie libre de surface augmentent. De ce fait, les fines particules s'attirent de plus en plus à mesure qu'elles s'étalent. Elles se déplacent constamment pour minimiser leur surface spécifique et leur énergie. Les particules de pigment finissent par se resolidifier.
Dispersion des pigments
La dispersion des pigments comprend trois processus étroitement liés et indissociables : le mouillage, le broyage et la stabilisation. De nombreuses forces interviennent au sein du système de dispersion, pour diverses raisons. Ces forces déterminent la stabilité du système. La stabilité du système de dispersion des pigments repose principalement sur deux facteurs : la répulsion électrostatique et l’encombrement stérique.
Pour obtenir un bon système de dispersion de revêtement, il ne suffit pas d'utiliser uniquement de la résine, du pigment et du solvant. Il est également indispensable d'utiliser des agents mouillants et dispersants.
Les agents mouillants et les dispersants sont tous deux des tensioactifs. Les agents mouillants facilitent le mouillage des pigments. Ils réduisent la tension superficielle entre le liquide et le solide, améliorant ainsi la dispersion des pigments et diminuant le temps de broyage. Les tensioactifs de faible masse moléculaire présentent une efficacité de mouillage élevée, car ils s'évaporent rapidement dans l'eau. Les dispersants contribuent à stabiliser la dispersion des pigments. Ils se fixent à la surface des ions pigmentaires, créant une répulsion électrostatique et un encombrement stérique qui assurent la stabilité de la dispersion.
Comment maintenir les particules de pigment dans un état de dispersion stable après dispersion
1. Mécanisme de stabilisation à double couche électrique
Le mécanisme de la double couche électrique repose sur la charge électrique présente à la surface des particules de pigment. Cette charge crée une double couche électrique. La force de répulsion entre ces deux couches réduit l'attraction entre les particules de pigment, assurant ainsi leur stabilité après dispersion.
2. Mécanisme de stabilisation par encombrement stérique
L'encombrement stérique explique que lorsque des particules de pigment se dispersent, elles forment une nouvelle surface. Une couche de revêtement se forme alors à cette surface. Les particules de pigment sont proches les unes des autres. Cette couche de revêtement les empêche de se condenser à nouveau. Cette séparation et cette stabilité constituent l'objectif recherché.
L'épaisseur de la couche de revêtement détermine la distance entre les particules. Par exemple, lorsqu'on utilise de la poudre de cire pour l'emballage, l'épaisseur est souvent exprimée en 100 Å ou 200 Å. Pour la plupart des particules, une couche d'adsorption d'une épaisseur supérieure à 100 Å peut les bloquer.