颜料研磨时间已经足够，涂料批次仍出现颗粒或色差，原因通常是研磨方法与颜料类型不匹配：易分散颜料只需高速分散机；细粒径有机颜料和炭黑需要砂磨（砂磨机，bead mill）；铝粉等片状颜料则不能强力研磨。选择设备之前，请先确认颜料的粒径、吸油量，以及涂层的目标颜料细度。
颜料研磨方法选错，问题出在哪里
涂料中的颜料分散，研磨不足或研磨过度都会在涂膜上留下肉眼可见的缺陷，但两种缺陷的成因不同。
研磨不足会使研磨浆（mill base）中残留团聚体。团聚体（agglomerate）是靠表面吸引力粘在一起、尚未分开的初级粒子团簇。在生产线上，您会看到涂膜表面有颗粒，光泽下降，因为粗颗粒使表面散射光线。着色力低于预期，因为位于团簇内部的颜料表面没有参与吸收光线。每批残留的团聚程度不一，所以批次之间也会出现色差。
研磨过度的危害则相反。片状金属效果颜料被折断，反射能力下降，涂膜发暗，失去效果。机械能转化为热量，使研磨批料升温，可能导致热敏颜料变色，或因溶剂挥发使粘度升高。此外，持续研磨既耗电，又使研磨介质磨损更快，而颜色质量已不再改善。
需要把研磨与分散过程的另外两个阶段区分开：
- **润湿：**树脂和溶剂取代颗粒表面的空气。这一阶段取决于表面化学和润湿剂，与设备无关。
- **解聚：**这才是研磨设备的任务，依靠剪切力或冲击力把团簇拆开。
- 稳定：分散剂或树脂防止已分开的颗粒重新聚成絮凝体（flocculation，研磨后颗粒重新聚集成松散的团簇）。
润湿不良时，设备再强也只是把缺陷推迟到后一阶段。
决定颜料研磨方法的 4 项标准
以下四项标准决定您的颜料应当使用高速分散机、砂磨机，还是仅作轻度混合。
标准 1 — 颜料的分散难度
分散难度取决于比表面积和初级粒径。颗粒越细，比表面积越大，团聚体中颗粒之间的结合力越强，因此需要更高的剪切能量才能拆开。所以炭黑和许多细粒径有机颜料通常需要砂磨，而粒径相对较粗的无机颜料通常用高速分散机即可分散。
这只是一般趋势。同一种颜料，不同牌级的表面处理和粒径各不相同，因此需要阅读所用牌级对应的 TDS。
标准 2 — 颗粒形状与机械强度
球形或块状颗粒能承受砂磨介质的冲击而不改变形状，适合强力研磨。铝粉和珠光颜料等片状颗粒则不同：其金属光泽来自片状颗粒光滑平面对光线的反射。
介质撞击时，片状颗粒会断裂或弯折。断裂后的小片反射变差，涂膜失去亮度和光泽感。对于这一类颜料，只宜轻度搅拌，使片状颗粒润湿并均匀分布，不要放入研磨设备。
标准 3 — 涂料的目标细度
底漆可以接受比光面面漆更粗的颗粒，因为底漆层会被覆盖，不决定最终表面。光面面漆则相反：残留颗粒大于膜厚时会凸出表面，降低光泽。
细度通常用赫格曼细度计（Hegman gauge）测量。它是一块带沟槽的钢板，沟槽深度沿长度方向逐渐变浅。将涂料样品沿沟槽刮开，开始出现颗粒划痕的位置即表示样品中最大颗粒的尺寸。颜料细度越高，表面越平滑，光泽越高，因此涂层的目标细度决定了研磨应当在何处停止。
标准 4 — 研磨浆粘度与热敏性
每种设备所需的研磨浆粘度不同。高速分散机需要研磨浆足够稠，才能传递剪切力，即把搅拌叶的力传给粉体。研磨浆太稀，搅拌叶只是搅动液流，无法拆开团聚体。砂磨机需要较稀的研磨浆，以便泵送循环通过研磨腔，同时必须配备冷却，因为摩擦会持续产生热量。
颜料的吸油量决定研磨浆中颜料与树脂的比例。高吸油量颜料需要更多树脂来润湿，因此研磨浆中颜料含量要低一些才能保持流动。如果颜料比例保持过高，研磨批料会变稠，产热更多，而研磨效率反而下降。
如何让研磨方法与您的颜料类型对应
以下三个步骤依次为：对配方中的颜料分组、研磨试样，再选择与现有设备相匹配的颜料类型。
步骤 1 — 按标准 1–2 对配方中的颜料分组
列出配方中的每一种颜料，并归入三组之一：易分散（块状颗粒、粒径相对较粗）、难分散（颗粒很细、比表面积大）和片状。每一组走各自的处理路线：高速分散、砂磨或轻度搅拌。
如果同一种颜料还用于油墨，请另行参阅如何按应用要求选择包装油墨用颜料，因为油墨对细度的要求与涂料不同。
步骤 2 — 研磨试样，跟踪细度、着色力和光泽随研磨时间的变化
按相同时间间隔取研磨浆样品，用细度计测细度，与标准样比较着色力，并测量刮涂试样涂膜的光泽。将三项指标随时间绘制成曲线：停止点就是三项指标都不再明显改善的时刻。超过这一点继续研磨，只会增加热量并磨损设备。
每次取样时一并记录批次温度，以了解颜料在研磨过程中能否耐受热量。
步骤 3 — 选择适合工艺的颜料类型
工厂不一定要研磨每一种颜料。可以通过选择颜料类型来减轻研磨工序的负担：
- **无机颜料：**颗粒通常较粗，机械强度高，很多情况下用高速分散机即可分散。
- **有机颜料：**初级粒子细，容易强烈团聚，通常需要砂磨并控制温度。
- **预分散色浆：**供应商已在载体中完成颜料的研磨与稳定，工厂只需调入涂料，省去研磨调色工序。
对于 TiO₂，选择经过表面处理、易于分散的牌级，可以降低所需能量。铝粉只宜轻度搅拌，膏状产品通常更方便，因为片状颗粒已预先润湿。阅读 TDS 时，重点查看吸油量和粒径两项指标，再与步骤 1 中的分组对照。如果颜料同时用于涂料和塑料，可参阅按加工温度选择塑料用颜料，进一步对照耐热性。
选择颜料研磨方法时的常见错误
以下三个错误，在工厂更换配方或更换颜料来源时最为常见。
- **把配方中所有颜料放在同一研磨浆中研磨。**片状颜料被折断的同时，细粒径颜料才刚刚被分开。每一组需要各自的研磨浆和研磨条件，再调配入涂料。
- **不去解决润湿问题，而是延长研磨时间。**研磨很久仍有颗粒时，原因通常在于润湿剂或研磨树脂不合适。处理方法可参阅工业涂料中颜料分散不良及其解决办法一文。
- **把片状颜料放入砂磨机。**金属光泽的片状颗粒在研磨腔内就会断裂，涂膜失去效果，而研磨浆看上去仍然均匀。
- **忽视研磨批次的温度。**批次升温会使粘度改变、颜色变化，细度测量结果在批次的开头和结尾出现偏差。需要监测温度并保持冷却。
常见问题
哪种颜料研磨机适合工业涂料？
适合的设备取决于颜料类型，而不取决于涂料类型。易分散颜料用高速分散机，细粒径颜料和炭黑用砂磨，片状颜料只宜轻度搅拌。选择设备之前，请先对配方中的颜料分组。
砂磨机（bead mill）类颜料研磨设备与高速分散机有何区别？
高速分散机在较稠的研磨浆中依靠搅拌叶的剪切力解聚。砂磨机则利用在密闭腔体内运动的研磨介质来分开更细的颗粒，所用研磨浆较稀，并需要冷却。砂磨机更适合较难分散的颜料。
颜料研磨多长时间才够？
没有适用于所有颜料的通用时间。够用的时间是指按时间节点取样时，细度、着色力和光泽不再改善的时刻。这个停止点随颜料、设备和研磨浆配方而变，因此需要在所用体系上自行试验。
有机颜料需要比无机颜料研磨得更充分吗？
通常需要，因为有机颜料的初级粒子更细，团聚力更强，需要更高的剪切能量。不过这取决于具体牌级，因此请对照所用产品 TDS 上的粒径和吸油量。
结论
正确的研磨方法，是与每种颜料的分散难度和颗粒形状相匹配，并依据测量数据而不是固定时间，在恰当的时刻停止。对于片状颜料，不强力研磨是首要原则。
- 按每种颜料的分散难度和颗粒形状选择研磨方法。
- 按时间节点测量细度、着色力和光泽，以确定停止点。
- 不要把铝粉和片状颜料放入强力研磨。
- 可考虑使用预分散色浆，以减少研磨工序。
请将配方中的颜料清单和正在使用的研磨设备发给我们，Vichem 技术团队将与您一起对照适合工艺的颜料类型。
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