Ряд свойств пигментов – цвет, структура, маслоемкость, светостойкость, плотность и другие – не только определяют возможность использования красок для печати, но и существенно влияют на их поведение в процессе печати и качество готовой продукции. В то же время свойства зависят не только от химической природы пигмента, но и от его дисперсности, формы частиц, характера их распределения по размерам (полидисперсности), смачиваемости, адсорбционной способности и т.д.
Сухие пигменты - это порошкообразные вещества, цветовые свойства которых проявляются только после смешивания их со связующим веществом. Цветовые свойства пигментов определяются только готовой краской.
Структура пигментов. На качество и поведение чернил в процессе печати влияют физико-химические свойства пигментов, и прежде всего структура, т.е. размер частиц пигмента (степень дисперсности) и характер их распределения по размерам, кристаллическое или аморфное состояние частиц, модификация кристаллов, адсорбционная способность. и т.д.
Высокая степень дисперсности пигмента (малые размеры частиц) обеспечивает стабильность дисперсной системы чернил при равномерном распределении пигмента в связующем, повышает печатные свойства красок, влияет на их интенсивность и другие свойства.
Высокодисперсные частицы первичной структуры пигмента образуются в момент его получения в водной среде и обладают прочностью и большим запасом свободной поверхностной энергии. Кроме того, во время фильтрации, сушки и хранения пигмента происходит агрегация и агломерация его частиц, т.е. образование вторичной структуры, поскольку система стремится уменьшить свою общую поверхность и свободную энергию. Следовательно, пигмент всегда содержит первичные частицы, агрегаты, в которых частицы связаны более прочной связью, и коагулянты, где связь происходит за счет сил ван-дер-Ваальса при слабых связях.
При измельчении пигмента трудно получить первичную дисперсию. Пигментный порошок содержит крупные частицы, размеры которых варьируются от 10 до 100 микрон, что неприемлемо для печатных красок. Поэтому при изготовлении печатных красок особое значение имеет способность пигмента диспергироваться, т.е. измельчать агрегаты и агломераты на более мелкие частицы при измельчении краски, и его равномерное распределение по всему объему связующего.
На способность пигмента диспергироваться в связующем веществе во время приготовления и втирания краски в первую очередь влияет прочность заполнителей (вторичная структура), а также первичная степень диспергирования.
Пигменты, содержащие заполнители с низкой прочностью вторичной структуры и высокой степенью первичной дисперсности, легко измельчаются при растирании.
Технический углерод (черный пигмент) обладает наибольшей способностью образовывать агрегаты, т.е. вторичную структуру. В своей совокупности количество первых частиц на 60 больше, в то время как синий фталоцианиновый пигмент образует относительно небольшие агрегаты по количеству частиц, но с большой прочностью. Поэтому фталоцианин и ряд других пигментов очень трудно диспергировать. В связи с этим важнейшей задачей при производстве печатных красок является улучшение дисперсности пигментов в связующих и получение высокостабильных красочных дисперсий.
Можно добиться такой же степени дисперсности пигментов после измельчения, которая была в момент их образования в водной среде, путем введения поверхностно-активных веществ (ПАВ). Например, такими диспергаторами для фталоцианинового пигмента и сажи (черного пигмента) являются производные фталоцианина меди с алкильными остатками, где число атомов углерода варьируется от 1 до 21. Использование соответствующих поверхностно-активных веществ при диспергировании сокращает время приготовления краски в 1,5-4,0 раза, одновременно повышая стабильность краски и увеличивая ее интенсивность на 5-10%.
Интенсивность (цветовая способность) относится к способности краски создавать заданный цвет при определенной толщине слоя на оттиске.
Степень дисперсности пигментов влияет на цветовые свойства, интенсивность, прозрачность краски, а также на ее количество и, следовательно, на качество печатной продукции. С увеличением степени дисперсии интенсивность цвета увеличивается до определенного предела. В таблице 26 приведены характеристики частиц пигмента в зависимости от их дисперсности. Для упрощения за единицу принимается кубическая частица пигмента со стороной 1 см, объемом 1 см3, массой 1 г и, соответственно, плотностью 1 г/см3.
