Основной, наиболее сложной и энергоемкой стадией получения красок является диспергирование пигментов в пленкообразователях и их растворах.
Краски представляют собой суспензии или пасты дисперсной фазы (пигменты, наполнители), диспергированной в дисперсионной среде (пленкообразователи их растворы, часто содержащие вспомогательные вещества) с регламентированным верхним пределом крупности частиц полидисперсионной системы.
Выбор типа оборудования для диспергирования и установление оптимального режима его работы требует знания сложных физико-химических процессов, протекающих при проведении диспергирования.
Существенной особенностью машин для диспергирования пигментов и наполнителей в пленкообразователях или их растворах (диспергаторов), является жестокое или свободное движение в них рабочих тел. В первом случае скорость движения рабочих тел не зависит от вязкости диспергируемой суспензии или пасты, во втором зависит в большой мере, вплоть до прекращения их движения.
Таблица N° 1 |
|||
Диспергаторы, применяемые для получения лакокрасочных материалов |
|||
Диспергатор |
Получаемые ЛКМ |
Диспергируемые пигменты и наполнители |
|
Бисерная машина, диспергатор ротационного типа |
Эмали, грунтовки, воднодисперсионные краски |
Синтетические пигменты и микронизированные природные пигменты и наполнители |
|
Шаровая мельница |
Эмали, грунтовки |
Немикронизированные природные пигменты и наполнители, трудно-диспергируемые пигменты. |
|
Трехвалковая (краскотерочная) машина |
Шпатлевки, густотертые краски, |
Синтетические и природные пигменты. |
Во всех случаях проводимый на машинах процесс называют диспергированием, а не измельчением, как это еще встречается в литературе.
В настоящее время бисерные машины непрерывного действия - наиболее распространенное оборудование для получения эмалей. Они в основном вытеснили шаровые мельницы, которые применяются только для диспергирования немикронизированных природных пигментов и наполнителей, вызывающих быстрый износ частей бисерной машины.
Бисерные машины предназначены для диспергирования легкотекучих суспензий.
При циркуляционном процессе продукт возвращается через бисерную мельницу по направлению к запасному контейнеру, где происходит смешивание с материалом, который еще не подвергался диспергированию. Этот процесс происходит до тех пор, пока не будет достигнута требуемая степень диспергирования материала. Данный метод применяется в случае, когда необходимо произвести большее количество проходов при классическом процессе диспергирования. При использовании циркуляционного процесса значительно снижаются расходы, связанные с техническим оснащением и очисткой оборудования.
Исследование динамики движения рабочих тел в барабане шаровой мельницы показало, что производительность шаровых мельниц прямо пропорциональна поверхности скатывания шаров. В диспергаторе ЛТИ-2 развитая поверхность скатывания шаров достигается созданием во вращающемся барабане ячеек, образованных продольными перегородками, которые расположены по хорде или радиально и делят барабан на ряд секций-ячеек, частично заполненных рабочими телами. В перегородках имеются небольшие отверстия для перетока пигментной пасты. Наряду с большей объемной производительностью диспергатор ЛТИ-2 вследствие большей степени заполнения барабана пигментной пастой требует меньших затрат труда на операции загрузки и выгрузки.
Для некоторых продуктов с невысокими требованиями по степени диспергирования можно использовать высокоэффективный процесс с одноразовым проходом материала. Производительность мельницы в этих случаях ограничена возможностью прохода максимального количества материала. В процессе совершенствования диспергирующего оборудования появление нового вида диспергатора не вытесняет полностью предыдущих видов (многовалковые машины, шаровые мельницы), а лишь ограничивает область их применения.
К новому виду диспергаторов относится диспергатор с зигзагообразными и лабиринтными каналами и быстровращающимся ротором, характеризующийся высокой объемной производительностью.
В таблице N°1 перечислены диспергаторы, применяемые в настоящее время для получения лакокрасочных материалов. Выбор диспергатора определяется не только видом получаемого материала, но и характером диспергируемых пигментов и наполнителей.
Дисольвер.
Назначение: Дисольвер предназначен для смешения материалов средней твердости в жидких средах. Дисольвер применяется для производства красок, клеев, косметических продуктов, различных паст, дисперсий и эмульсий и т. д.
Принцип работы: В дисольверах применяются мешалки различных типов: Рамная мешалка работает как скребок и не позволяет липким и густым веществам оседать на дне и стенках, а быстроходная типа фрезы, измельчает и тщательно перемешивает сырье до получения однородной массы компонентов лакокрасочного материала.
Дисольверы могут изготавливаться различной емкостью и оснащаться рубашкой для обогрева или охлаждения. Детали и узлы, соприкасающиеся с продуктом выполнены из нержавеющей стали.
Дисольвер может быть снабжен одной или двумя мешалками - тихоходной рамной и быстроходной зубчатой. Это позволяет: лучше перерабатывать вязкие материалы; улучшить качество диспергирования и производительность; увеличить степень заполнения сосуда перерабатываемым материалом до 95% за счет удаления воронки; улучшить теплообмен.
Дежа дисольвера представляет собой передвижную емкость различных объемов (100-1000 литров), в которой происходит процесс диспергирования.
По желанию заказчика дисольвер может комплектоваться взрывозащищенным электродвигателем и дежами из нержавеющей стали.
По специальному заказу дисольвер комплектуется преобразователем частоты, позволяющим осуществлять регулирование скорости вращения вала в диапазоне 0-3000 об/мин, а также программировать его скоростные режимы во времени.
В зависимости от технологических требований рабочей среды, по требованию заказчика возможно изменение конструкции и комплектации оборудования.
Технические характеристики дисольвера
Наименование |
ДС-0,1 |
ДС-0,3 |
ДС-0,4 |
ДС-0,6 |
ДС-1 |
|
Объем сосуда/дежи дисольвера, л |
100 |
300 |
400 |
600 |
1000 |
|
Число оборотов фрезы, об/мин |
1000-3000 |
1000-3000 |
1000-3000 |
1000-3000 |
1000-3000 |
|
Диаметр фрезы, мм |
200 |
250 |
250 |
300 |
300 |
|
Мощность двигателя, кВт |
6 |
10 |
14 |
18 |
24 |
|
Высота подъема фрезы, мм |
500 |
700 |
750 |
900 |
950 |
|
Габаритные размеры, мм |
||||||
длина |
500 |
800 |
830 |
900 |
900 |
|
ширина |
400 |
500 |
600 |
600 |
600 |
|
высота |
500 |
750 |
800 |
1100 |
1250 |
|
Масса дисольвера, кг |
50 |
150 |
200 |
300 |
500 |
Бисерная мельница.
Бисерная мельница предназначена для тонкого и сверхтонкого непрерывного измельчения и диспергирования твердых веществ в жидкостях. Позволяет перерабатывать все способные к перекачиванию насосами суспензии.
Конструктивные особенности горизонтальной бисерной мельницы:
В горизонтальной размольной камере, имеющей рубашку водяного охлаждения, на валу закреплены диски для разгона бисера и щелевой сепаратор, предотвращающий выход бисера из размольной камеры. В рабочую камеру загружаются мелющие тела (бисер) из специальных материалов (диаметр 1,5-4 мм), на которые воздействуют рабочие органы в виде дисков, установленные на вращающийся вал. Диски изготавливаются из специальных сталей или композиционных материалов. На валу также расположен узел торцевого уплотнения.
Конструктивные особенности вертикальной бисерной мельницы:
Герметизация вертикальной рабочей камеры бисерной мельницы обеспечивается торцовым уплотнением. В рабочую камеру загружаются мелющие тела (бисер) из специальных материалов (диаметр 1,5-4 мм), на которые воздействуют рабочие органы в виде дисков установленные на вращающийся вал. Диски изготавливаются из специальных сталей или композиционных материалов. Подача исходного продукта осуществляется через клапан, предотвращающий попадание мелющих тел в подающий трубопровод, выход через вращающийся щелевой сепаратор. Рабочая камера снабжена рубашкой охлаждения с развитой поверхностью теплообмена. Бисерная мельница снабжена системой контроля давления и температуры, возможна установка электронного регулятора оборотов.
Шаровая (шариковая) мельница предназначена для тонкого измельчения суспензий. К шаровым относятся измельчители, где измельчающим телом являются шары, свободно, направленно или хаотично перемещающиеся в рабочей камере. Шариковая мельница относится к оборудованию истирающе-раздавливающего действия.
Применяется при производстве шоколадной глазури и жировых начинок. Шаровая (шариковая) мельница надежная альтернатива традиционной (валковой) системе в производстве шоколада, начинок и глазури. При этом технология шаровых мельниц дает значительную экономию финансовых вложений, энергозатрат и места.
Мельница проста в применении, позволяет легко осуществлять разборку и сборку. Благодаря специальной конструкции практически отсутствуют "мертвые зоны" и обеспечивается наиболее равномерное перемешивание. Мельница оснащена насосом для разгрузки, загрузки и автоматической рециркуляции продукта в процессе работы. Вместимость камеры измельчения определяет производительность мельницы. Управление технологическим процессом автоматизировано и осуществляется с пульта управления.
Принцип работы. Внутри вертикального цилиндра (статора) расположен полый вал (ротор). На внутренней поверхности статора и наружной поверхности ротора закреплены пальцы (диски) специальной формы. Конструкция ротора предполагает установку размольных дисков в различных положениях в зависимости от рабочей среды, благодаря чему всегда достигается оптимальный режим диспергирования.
Продукт подается насосом в камеру измельчения снизу, проходит через пространство между ротором и статором, заполненное металлическими шариками, приводящимися в движение пальцами ротора и многократно отклоняющимися пальцами статора.
Под воздействием непрерывно соударяющихся и трущихся друг о друга шариков твердые частицы обрабатываемого продукта раздавливаются и истираются. Проходя через решетку, расположенную на выходе, тонкоизмельченная масса продукта отделяется от шариков и подается на дальнейшую обработку.
Все части установки, контактирующие с обрабатываемым продуктом, изготовлены из специальной стали, обеспечивающей высокую ударо- и износостойкость.
Камера измельчения снабжена теплообменной водяной рубашкой, с помощью которой камера измельчения и вал прогреваются перед работой, предотвращая застывание продукта при длительных остановках мельницы, и охлаждаются во время работы.
Замкнутый контур охлаждения в значительной степени препятствует загрязнению камеры отложениями извести и коррозии. Благодаря специальной конфигурации цилиндра практически отсутствуют «мертвые зоны» и обеспечивается равномерное перемешивание.
Мельница снабжена насосом для разгрузки, загрузки и автоматической рециркуляции продукта в процессе работы. Вместимость камеры измельчения определяет производительность мельницы. Управление технологическим процессом осуществляется автоматически с пульта управления.
Установка (агрегат) для эмульгирования, смешивания и термической обработки жидких и пастообразных продуктов
Назначение. Для гомогенизации, эмульгирования, смешивания и термической обработки жидких и пастообразных продуктов.
Принцип работы. Рабочая емкость агрегата имеет рубашку для нагрева и охлаждения продукта и теплоизоляционный кожух. Внутри емкости расположена скребковая мешалка с плавающими скребками, препятствующая образованию пригара во время нагрева продукта и обеспечивающая хороший теплообмен между теплоносителем (хладоносителем) и обрабатываемым продуктом.
На крышке агрегата находится привод мешалки, люк для загрузки сухих компонентов, вакуумная камера для подключения аппарата к системе вакуумирования, патрубок для загрузки жидких компонентов, а также штуцер возврата продукта из циркуляционного канала. Внизу под емкостью расположен диспергатор, сочетающий в себе работу гомогенизатора и роторно-пульсационного аппарата.
Шнековый транспортёр. Шнековые транспортеры.
Назначение. Данный шнековый транспортер предназначен для перекачки пастообразных веществ в дозатор фасовочно-упаковочной машины.
Устройство. Шнековый транспортер состоит из металлической закрытой трубы, внутри которой вращается вал с лопастями (шнек). При вращении шнека лопасти проталкивают продукт вверх по трубе. Шнековый транспортер используется самостоятельно или в комплекте с упаковочной машиной при продолжительном режиме работы.
Шнековый транспортер
Особенности шнекового транспортера: - предотвращает распыление продукта в период транспортировки; - простота и доступность в обслуживании; - по желанию заказчика может устанавливаться различная высота подъема продукта
Характеристики шнекового транспортера
Бункер (нержавеющая сталь) загрузка от 10 - 10000 кг
Длинна шнека 3100 мм
Диаметр шнека 200 мм
Регулируемый наклон шнека
обеспечивает загрузку на h1= 2480 мм h2 = 2110 мм
Угол загрузки можно изменять
за счёт 2-х опор регулируемых внизу.
Мотор-редуктор 2,2 квт 28 об/мин
Основными типами используемых наполнителей являются.
Тальк представляет собой мягкий, жирный на ощупь порошок белого цвета. По химическому составу он соответствует силикату магния 4SiO2-3MgO-H2O. В качестве примесей со держит оксиды кальция, алюминия и железа. Различают боль шое число видов талька. Обычно он слегка окрашен или име ет сероватый цвет. Форма частиц может быть волокнистой i игольчатой.
Получают тальк измельчением горной породы талькита илк концентрата горной породы талькомагнезита с последующей классификацией. Микротальк (микронизированный тальк) по лучают дополнительным измельчением на струйных мельницах
Каолин -- гидратированный силикат алюминия Al2O3-2SiO2-*2Н2О. Примесями являются оксиды железа, кальция, калия* титана и др. Цвет каолина -- белый, форма частиц -- пластинчатая. Особенностью каолина является его дифильность, т. е» способность хорошо смачиваться как водой, так и органическими неполярными жидкостями.
Получают каолин из минерала каолинита многостадийным измельчением, обогащением и классификацией.
Каолин широко используется при изготовлении масляных и водоэмульсионных красок. Применяется он в шпатлевках и по-розаполнителях. Прокаленный каолин (Al2O3>2SiO2) используется для антикоррозионных матовых и полуматовых покрытий. Применяют каолин также в бумажной, резиновой, парфюмерной промышленности, в производстве фарфора и фаянса. Наибольшее распространение в качестве наполнителя в лакокрасочной промышленности получил сульфат бария.
Барит (природный сульфат бария) представляет собой тон-коизмельченный минерал -- тяжелый шпат. Цвет его белый и сероватый. Он содержит 80--95% BaSO4, примеси SiO2, СаСО3, CaF2 и FeS2.
Получают барит из тяжелого шпата измельчением. Для устранения цветового оттенка барита, вызванного примесями оксидов железа и др., его подвергают дополнительной обработке -- «отбелке», которая проводится двумя способами. Первый способ состоит в обработке барита минеральными кислотами (серной, хлороводородной, азотной, фосфорной) при 60 °С с целью растворения указанных примесей. После такой обработки барит отмывают водой, подвергают мокрому помолу с классификацией, сушат и измельчают. Второй способ «отбелки» состоит в нагревании барита до 600--700 °С. При этом за счет различия в коэффициентах термического расширения основного вещества и примесей происходит растрескивание. Образующиеся при растрескивании куски фракционируют и подвергают операциям, как и по первому способу.
Применяют барит в качестве наполнителя в масляных красках, грунтовках, шпатлевках и др. Благодаря химической инертности барит применяют для получения химически стойких покрытий.
Карбонат кальция используется как природного происхождения (мел, известняк, мрамор), так и синтетический. Наполнитель с микрокристаллическим строением называют мелом, а с крупнокристаллическим -- кальцитом. Последний получают измельчением мрамора. Природные продукты содержат 95,5-- 99,0% (масс.) СаСОз и в качестве примесей -- карбонат магния, оксиды железа и алюминия, а также соединения кремния. Синтетический карбонат кальция -- осажденный мел -- содержит очень небольшое количество указанных примесей, однако в нем присутствуют водорастворимые примеси.
Получают природные наполнители этого типа измельчением известняка или мрамора с последующей сепарацией. Мел можно подвергать отмучиванию в гидроотстойниках. Осажденный мел получают как побочный продукт других химических производств или из известняка. Последний при этом дробят, обжигают, а полученную известь гасят водой и пропускают диоксид углерода или добавляют карбонат натрия. Осажденный мел отмывают от водорастворимых примесей, сушат и измельчают. Полученный таким методом мел часто подвергают поверхностному модифицированию мылами и жирными кислотами. Природные продукты подвергаются модификации в процессе сверхтонкого измельчения. Модифицированные карбонаты кальция хорошо совмещаются при диспергировании с синтетическими пленкообразующими веществами.
Природные и синтетические карбонаты кальция сильно различаются по степени дисперсности: для первых размер частиц, колеблется в пределах 1--50 мкм, для вторых -- в пределах 0,05--0,35 мкм. Это обусловливает различную маслоемкость, котовая намного больше для синтетического пподукта.
Карбонат кальция очень широко применяют в лакокрасоч-*ой, полиграфической, резиновой, бумажной, парфюмерной и цругих отраслях промышленности. Кальцит используют для по-пучения сАетлых атмосферостойких покрытий. Мел использу-этся в антикоррозионных грунтовках, для изготовления специальных эмалей «муар» и др. Осажденный мел применяется для улучшения реологических характеристик красок.
Пигменты используемые в химической промышленности могут быть как природными так и, искусственно полученными. В качестве серых и белых пигментов используют углерод, алюминиевую пудру и т.д. В качестве хромотографических пигментов, используются, как правило, оксиды металлов.
Пигменты отличаются от растворимых красителей нерастворимостью в воде и в окрашиваемых материалах. пигменты не только придают окраску, но в некоторых случаях улучшают свойства красочных плёнок, защищающих материал от коррозии. Органические пигменты -- синтетические красящие вещества различного химического строения. Большое значение имеют моно- и дисазопигменты -- продукты сочетания диазотированных ароматических моно- и диаминов с арилидами ацетоуксусной или 2,3-оксинафтойной кислот, ?-нафтолом или N-арилпиразолонами. Имеют цвет от зеленовато-жёлтого до бордо. Фталоцианиновые пигменты -- комплексы меди с фталоцианином ярко-голубого цвета. Хлорирование фталоцианина меди даёт яркий зелёный пигменты, одновременное введение хлора и брома -- желтовато-зелёный. Фталоцианиновые пигменты отличаются высокой прочностью. Важны также высокопрочные полициклические пигменты, имеющие широкую цветовую гамму (от жёлтого до зелёного цвета). Неорганические пигменты -- природные минералы с высоким содержанием окислов железа, синтетические продукты (получаемые химическим осаждением и прокаливанием природных материалов), некоторые сульфиды, селениды, окислы, хроматы. Окислы более стойки, чем сульфиды, особенно к атмосферным воздействиям. Неорганические пигменты непрозрачны, обладают меньшей, чем органические пигменты, красящей способностью, более высокой светопрочностью, имеют большую плотность. Особенно широко неорганические пигменты применяются в лакокрасочной промышленности. Практическая ценность пигменты определяется чистотой тона, устойчивостью к свету, высокой температуре, растворителям и различным реагентам, отсутствием склонности к миграции из материала, кроющей способностью, способностью диспергироваться в пигментируемых средах, придавать определённые технологические свойства лакокрасочным материалам. Чем однороднее по величине частицы пигменты, тем лучше их оптические и технологические свойства.
В настоящей работе рассмотрен процесс изготовления пигментированных лакокрасочных материалов, основные характеристики и конструкция используемого оборудования. А также, кратко, основные виды материалов используемых в лакокрасочной промышленности.
! |
Как писать рефераты Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов. |
! | План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом. |
! | Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач. |
! | Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты. |
! | Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ. |
→ | Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре. |