/
Text
Министерство высшего и среднего специа льного образования СССР
Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени
химико-технологическкй институ i имени Д. И. Менделеева
3 А. КОЧНОВА, Т. Н. ФОМИЧЕВА, М. Ф СОРОКИН
ПРОИЗВОДСТВО ПИГМЕНТИРОВАННЫХ
ЛАКОКРАСОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Учебное пособие
Москва — 1980
Министерство высшего и среднего специального образования СССР
Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени
химико-технологический институт им» Д.И.Менделеева
:4 'О О Г, Г
N И О Z
З.А.Кочнова,Т.Н.Фомичева «М.Ф.Сорокин
ПРОИЗВОДСТВО ПИГМЕНТИРОВАННЫХ ЛАКОКРАСОЧНЫХ
МАТЕРИАЛОВ
Учебное пособие
тех ^С,<ий химике-
Б Л И О Т Г “
Москва - 1980
УЖ 667.632;667.633.41
Кочнова 3. А.» Фомичева Т.Н..Сорокин М.Ф.
Производство пигментированных лакокрасочных материалов.
М.,Моск.хим.-технол.ин-т им Л .И-.Менделеева,198О.6О с.;
ТЕ рис.; список литературы 5 ссылок.
Данное учебное пособие предназначено для студентов днев-
ного и вечернего факультетов, обучающихся на кафедре химической
технологии лаков.красок и лакокрасочных покрытий (специальность
O8II). В нем изложены основы технологии производства двух групп
пигментированных лакокрасочных материалов: эмалей и порошковых
красок; дается краткое описание оборудования.применяемого в про-
изводстве этих материалов, а также принципы подбора его для со-
ставления аппаратурно-технологических схем. Приведенные в посо-
бии схемы не тождественны действующим в настоящее время на лако-
красочных заводах. Они являются лишь возможными вариантами аппа-
ратурного оформления различных технологических процессов.
Рецензенты: зав. кафедрой химической технологии лаков, красок и
лакокрасочных покрытий ИХ'Л', доцент В.Л. Игнатов ;
доцент кафедры переработки пластических масс МХТИ
им. Д.И. Менделеева М.Л. Кербер.
Утверждено Ученым Советом института
в качестве учебного пособия
Технически"! редактор Хованская Ч.Е.
Московский химико-технологический институт им Л.И^Менделесва,
I960
Основными компонентами пигментированных лакокрасочных ма-
териалов являются пигменты и олигомеры (полимеры). Кроме того,
в зависимости от их вида в их состав могут входить наполнители,
пластификаторы, поверхностно-активные вещества, сиккативы, от-
вердители, растворители и другие добавки.
Основным процессом производства пигментированных лакокрасоч-
ных материалов является диспергирование пигментов и наполнителей
в олигомерах (полимерах); последние могут использоваться при
этом в виде растворов (лаков), расплавов или в твердом порошко-
образном состоянии.
Различают производство двух групп пигментированных лако-
красочных материалов: традиционных жидких (эмалей, масляных кра-
сок) и порошковых красок. Поскольку аппаратурное оформление про-
цессов производства пигментированных лакокрасочных материалов,
относящихся к этим двум группам, существенно различается, то каж-
дое из этих производств будет рассмотрено отдельно (причем пер-
вое на примере эмалей).
ПРОИЗВОДСТВО ЭМАЛЕЙ
Основные принципы подбора оборудования для составления
аппаратурно-технологических схем
Производство эмалей включает следующие основные операции:
смешение пигментов (наполнителей) с лаком (приготовление пиг-
ментных паст); диспергирование пигментов (наполнителей) в лаке
{диспергирование пигментных паст); составление эмалей; очистку
эмалей.
В аппаратурно-технологических схемах процессов производст-
ва эмалей предусматривается использование следующего оборудова-
ния, необходимого для проведения технологического процесса: ма-
-4-
шин для диспергирования пигментов; смесителей для предваритель-
ного смешения пигментов с лаком; смесителей для составления эма-
лей; аппаратуры для очистки эмалей; вспомогательного оборудования.
Машины для диспергирования пигментов
Диспергирование пигментов является основной операцией тех-
нологического процесса производства пигментированных лакокрасоч-
ных материалов.
Диспергирование, как известно, сложный процесс, включавший
разрушение агрегатов пигментных частиц и надмолекулярных струк-
тур олигомеров (полимеров), под действием различных факторов.
При диспергировании происходит сольватация пленкообразующим пиг-
ментных частиц и равномерное распределение этих сольватированных
частиц в системе с образованием стабильных суспензий.
Обычно эта операция проводится в машинах-диспергаторах.
Известны различные виды машин-диспергаторов: фрикционные
вальцы, червячные (экструдеры) и валковые краскотерочные машины
(валковые краскотерки), шаровые мельницы, аттриторы, бисерные
мельницы, дисольверы, коллоидные мельницы, ультразвуковые и элект-
ромагнитны' диспергаторы и др.
Выбор диспергатора определяется свойствами получаемых пиг-
ментных паст и,в первую очередь,их реологическими свойствами.
Пасты с низкой вязкостью диспергируются в дисольверах, маши-
нах со щелевыми устройствами, коллоидных мельницах и ультразвуко-
вых диспергаторах. На отечественных лакокрасочных заводах диспер-
гирование паст с низкой вязкостью практически еше не нашло при-
менения.
Для диспергирования высоковязких паст, обладающих ограничен-
ной подвижностью, применяются обогреваемые паром фрикционные
вальцы и экструдеры (червячные машины) (рис.1).
Рис.I. оборудование для диспергирования паст высокой вяз-
кости: а-Фртгкционнне вальцы; б-экструдер.
Наиболее часто эти машины используются для получения так на-
зываемых Суховальцованных паст (СВП) на основе термопластичных
полимеров: нитроцеллюлозы, перхлорвинилового полимера, поливинил-
бутираля и т.п. При получении СВП пленкообразующие, как правило,
используются без растворителя (в состав паст вводится пластифика-
тор) ^СВП характеризуются высоким содержанием пигмента. Они обыч-
но твердые при температуре 20-30°С, а при нагревании превращают-
ся в массу с вязкостью, доходящей до сотен тысяч Па*с.
Для диспергирования паст средней вязкости могут быть исполь-
зованы валковые краскотерочные машины, шаровые мельницы, аттрито-
ры, бисерные мельницы и электромагнитные диспергаторы, однако,
практически в пр оглы тленности применяются только валковые краско-
терочные (преимущественно, трехвалковые) машины, шаровые и бисер-
ные мельницы (рис.2).
Валковые машинь.имеют ряд недостатков: высокий удельный рас-
ход энергии на единицу выпускаемой готовой продукции и большие
затраты труда на обслуживание. Кроме того, эти машины из-за боль-
шой открытой поверхности валков даже при наличии водяного охлаж-
дения не могут быть использованы для диспергирования паст с вы-
соким содерланием легколетучих растворителей.
Бисерные мельницы являются высокоэффективным видом дисперги-
рующего оборудования. Они отличаются большой производительностью
и обеспечивают исключительно высокую степень дисперсности полу-
чаемых паст, бесшумны в работе, компактны и в настоящее время
широко применяются для диспергирования паст средней вязкости. В
качестве рабочих* (диспергирующих) тел в бисерных мельницах обыч-
но используются стеклянный бисер или песок, реже - стальные шари-
*Часто в литературе диспергирующие тела не совсем точно
называют мелющими; неточны?/ является также термин ’’мель-
ницы’', которые лучше называть диспергаторами;
Рис.2. иборудование для диспергирования паст средней вяз-
кости: а- трехвалковая краскотерочная машина; б-шаровая
мельница с керамической футеровке Л; в-шаровая мельница,
предназначенная для работы с металлическими шарами; г-би-
серная мельнипа.
ки небольшого диаметра (в так называемых "тяжелых" бисерных мель-
ницах особой конструкции). Однако возможность использования би-
серных мельниц со стеклянным бисером и песком ограничена. Напри-
мер, они мало пригодны для приготовления паст с трудно дисперги-
руемыми пигментами, а также с пигментами и наполнителями, обла-
дающими абразивным действием. В "тяжелых" бисерных мельницах
удается диспергировать любые пигменты и наполнители.
В процессе работы бисерных мельниц, даже при охлаждении их
водой, происходит саморазогрев обрабатываемых паст вследствие
трения. Умеренный сэморазогрев (до 40-60°С) способствует интенси-
фикации процесса диспергирования, однако,при наличии значительно-
го количества легколетучих растворителей в пасте такой разогрев
недопустим, поэтому для диспергирования этик паст не рекоменду-
ется использовать бисерине мельницы.
Шаровые мельницы, в которых в качестве рабочих тел преиму-
щественно используются стальные или керамические шары, по сущест-
ву пригодны для диспергирования паст любого состава, в том числе
паст с трудно диспергируемыми пигментами к наполнителями, обла-
дающими абразивными свойствами, и паст, содержащих легко летучие
растворители.
Для диспергирования белых паст или паст светлых тонов обяза-
тельно применение шаровых впкьнш; с шарами и футеровкой из кера-
мики. Такие же мельницы используется ирз» цчспергирогаиии паст, в
которых недопустим примол металла. Во всех оегагытат случаях
можно применять мельницы с металлическими шарами.
Шаровые гехьнипм гелее производительны, чем бисерные, более
громоздки и ссздажга бояыкой шум в рабочем помещении, поэтому их
применена1» целесообразно г вишь тогда, когда использование бисерных
мельниц, ио тем или иным личинам невозможно.
9-
Смесители для предварительного смешения пигментов
с раствором пленкообразующего
Тип смесителя» применяемого для предварительного смешения
пигментов с раствором пленкообразующего, определяется прежде все-
го характером и вязкостью получаемых паст, а также видом диспер-
гирующего оборудования, на котором обрабатывается смесь.
Для предварительного смешения паст с высокой вязкостью, ко-
торые в дальнейшем диспергируются на фрикционных вальцах или
экструдерах, наиболее часто применяются двухлопастные смесители
с Е -образными лопастями (рис.З а) и вертикальные подъемные ме-
шалки различных конструкций (например, планетарные) со сменными
дежами (рис.З б). Аналогичные смесители используются и для пред-
варительного смешения компонентов паст средней вязкости, диспер-
гируемых на валковых краскотерочных машинах. Предварительное сме-
шение компонентов паст, подаваемых на бисерные мельницы, обычно,
производится в смесителях-дисольверах периодического или непре-
рывного действия, снабженных быстроходными дисковыми мешалками
типа Фрезы (рис.4 а.б); при этом мешалки к дисольверам периоди-
ческого действия часто бывают подъемно-поворотными (рис.4 в). В
этом случае одна мешалка монет попеременно обслуживать два сме-
сителя.
При диспергировании паст в шаровых мельницах установка аппа-
рата для предварительного смешения не обязательна, так как в ша-
ровой мельнице можно последовательно осуществить и операцию пред-
варительного смешения, и диспергирования. Однако для сокращения
длительности цикла работы шаровой мельницы и повышения ее произ-
водительности рекомендуется пасты предварительно смешивать в ди-
сольверах.
-10-
Рис *3. Оборудование для предварительного смешения компо-
нентов паст: а-двухлопастной смеситель с Е-образными ло-
пастями; б-вертикальная подъемная планетарная мешалка.
II-
Е
Рис.4. дисольверы: а-периодлческого действия с быстроход-
но'! дисковой ыешалкой; б-нгпрерывного действия с тремя
быстроходными дисковыми ме.иалками на одном валу; в-перио-
дического действия с подъемно-поворотной дисковой мелалкой.
-12-
Смесители для составления эмалей
Составление эмалей,обычно,производится в смесителях верти-
кального типа, снабженных якорными, пропеллерными или турбинны-
ми мешалками. Как правило, такие смесители рубашек не имеют. При
наличии в рецептуре эмали большого количества легколетучих раст-
ворителей смеситель рекомендуется снабжать вертикальным конден -
сатором.
В последнее время вое чаще для составления эмалей начинают
применять гидроакустические смесители проходного типа, в которых
смешение компонентов проводится в струе под давлением 0,15-0,2 МПа.
Такие смесители особенно эффективны при массовом производстве эма-
лей непрерывным способом.
Аппаротура для очистки эмалей
Для очистки эмалей от неразрушенных при диспергировании агре-
гатов пигментных частиц, посторонних механических включений и т.п.
используют одновалковые машины с фильтрующим брусом, центрифуги
и фильтры.
Одновалковые машины с фильтрующим брусом (рис.5 а), применяю-
щиеся на о ечественных лакокрасочных заводах, обеспечивают хоро-
шую очистку, но довольно сложны по конструкции и имеют низкую
производительность.
Для очистки эмалей используют также центрифуги, причем наи-
более широко - центрифуги барабанного типа: отстойные (рис.5 б) и
отстойно-фильтрующие (рис.5 в). Применение отстойно-фильтрующих
центрифуг предпочтительнее, так как в этом случае достигается луч-
шая степень очистки по сравнению с отстойными, в которых не отде-
ляются примеси, имеющие плотность, близкую к плотности эмали.
Перспективными для очистки эмалей раэпичного типе оказывают-
ся патронные фильтры типа Кюно, обладающие большой пропускной спо-
Гис.5. Аппаратура дли очистки эглалей: a-одновалковая машина
с Ьильтгу' брусом; б-барабанная центал:уга отстойного ти-
г:а; —daptriaj * тя отсгс.п!с^рильт;у/*.‘.1а;1 центр..'’; у га.
собностью; они обеспечивают высокую степень очистки, просты по
конструкции и значительно удобнее в эксплуатации, чем центрифуги.
Практическое применение находят и однокамерные тарельчатые фильт-
ры, используемые для очистки лаков.
Вспомогательное оборудование
К вспомогательному оборудованию в производстве эмалей,обычно,
относят аппаратуру, предназначенную для транспортирования, дози-
рования исходных веществ (пигментов, наполнителей, растворов оли-
гомеров, пластификаторов, растворителей и др.), полуфабрикатов(пиг-
ментных паст), а также готовой продукции. Кроме того, к вспомога-
тельному относят также оборудование, предназначенное для затари-
вания*
Транспортирование жидких компонентов,обычно,производится по
трубопроводам насосами (центробежными, шестеренчатыми и дозировоч-
ными). Шестеренчатые насосы применяются для транспортирования вяз-
ких жидкостей (растворы полимеров, пластификаторы, сиккативы, пиг-
ментные пасты, готовые эмали и т.п.), а центробежные - для пода-
чи растворителей. В непрерывных схемах для транспортирования раз-
личных жидкостей, в том числе и пигментных паст, используются
преимущественно дозировочные насосы; иногда пигментная паста транс-
портируется в передвижных дежах.
Для дозирования пигментных паст применяются весы (особенно,
если пасты транспортируются в передвижных дежах) и уровнемеры;
для других вязких жидкостей - весовые мерники, а для растворите-
лей жидкостные счетчики.
Если транспортирование жидких компонентов производится дози-
ровочными насосами, дополнительной аппаратуры для их дозирования
не требуется.
Пигменты к месту загрузки могут транспортироваться в контэй-
-15-
нерах (преимущественно электро- и пневмотельферами) или трубчаты-
ми скребковыми конвейерами и пневмотранспортом из отделения их
приема, хранения и дозирования.
Возможная принципиальная схема организации хранения и подачи
пигмента к месту загрузки (для одного пигмента) представлена на
рис.6.
Схема включает специальные устройства I и 2, предназначенные
для приема пигмента в отделение, бункер-силос 8 большой емкости -
для его хранения, а также бункера 4-6 временного хранения пигмен-
тов, из которых он поступает к месту загрузки. Для транспортиро-
вания пигмента из специальных устройств I и 2 в бункер-силос 8
используется пневмотранспорт и трубчатый скребковый конвейер 7.
Последний служит и для подачи пигмента из силоса в бункера времен-
ного хранения 4, 5 и 6.
Для предотвращения сильного запыления помещения в схеме пре-
дусмотрен отсос воздуха от мест наибольшего пылеобразования и его
очистка в циклоне 8.
Во избежание слеживания пигмента в силосе 3, устройствах I и
2, бункерах 5 и 6 предусмотрены аэрационные побудители.
Для фасовки эмалей используются фляги, контейнеры большой
емкости (0,40-0,65 м3), а также однооборотная тара - барабаны и
банки из тонкой листовой жести. Дозирование эмалей производится
с помощью специальных фасовочных машин, имеющих весовые или объ-
емные дозирующие устройства.
Защита окружающей среды
Производство эмалей не сопровождается образованием побочных
продуктов, являющихся отходами, тем не менее возможно загрязнение
окружающей среды пылью пигментов (наполнителей) и парами органи-
ческих растворителей, которые содержатся в воздухе, отсасываемом
-16-
Pwc.6. Принципиальная аппаратурная схема приема, хранения и
дозировали*’ пигментов: I, 2-устройства для приема п”Г’ л»тс>в;
З-^ункер-силос; 4 -с -Зуякерц грсмениого тран^нХЗц Т-труОча
ТКЙ CKpeGKGi^^ КОНВСЛЭр; -ЦЛКЛОЯ,
-IS-
из цеха вытяжной вентиляцией. В связи с этим перед выбросом в
атмосферу необходима тщательная очистка воздуха. Для отделения
от него пигментной пыли могут быть использованы механические и
электрические методы. При механических методах очистки пыль от-
деляется в пылеосадительных камерах, циклонах и рукавных фильт-
рах. Наиболее эффективная очистка от пыли достигается на трубча-
тых или пластинчатых электрофильтрах различной конструкции.
Для очистки воздуха от органических растворителей используют-
ся те же методы, что и в производствах олигомеров (полимеров).
Аппаратурйб-технологические схемы
Несмотря на то, что любой технологический процесс производст-
ва эмалей включает одни и те же основные операции, вести его мож-
но различными способами.
По одному из них диспергированию в растворе полимера (лаке)
подвергается вся смесь пигментов, предусмотренная рецептурой,при
этом получается пигментная паста, соответствующая по цвету приго-
тавливаемой эмали. По другому способу отдельно диспергируют в ла-
ке каждый пигмент (или смесь пигментов одного цвета), в результа-
те чего получают разноцветные однопигментные (или одноколерные)
пасты, которые смешивают при составлении эмали (’’метод однопиРмент-
ных паст"). По третьему способу также вначале получают однопиГмент-
ные (или одноколерные) пасты, после чего их разбавляют (лаком,
растворителем) до вязкости, близкой к вязкости готовой эмали, и
только после этого смешивают в соотношениях, зависящих от цвета
приготавливаемой эмали. Разбавленные однопигментные (одноколер-
пые) пасты,обычно.называют однопигментными полуфабрикатными эма-
лями.
-19-
В последнее время получил распространение* еще один способ
производства эмалей - на основе белых бзаовых вне лей-, По этому
способу вначале получают одноколерную белую вмаль (тек навивае-
мую "базовую’1) и затем на ее основе готовят цветные эмали добавле-
нием к ней колеровочных паст (концентрированных или разбавленных).
Производство вмалей по методам однопигментнык паст и одно-
пигментных базовых вмалей обеспечивает более тонкую колеровку
готового продукта по Сравнению со способом, в котором предусмот-
рено диспергирование смеои всех пигментов в лаке. При применении
этих методов повышается производительность труде и коэффициент
использования оборудования, а также облегиеется автоматизация
процесса и переход от выпуска эмали одного цвета к другому. В наи-
большей степени вое эти преимущества проявляются при массовом
производстве вмалей.
Выбор способа производства эмали в каждом конкретном случае
должен производиться с учетом масштабов производства, ассортимен-
та готовой продукции и требований к ее квчеству.
Ниже приводятся характеристики различных способов производст-
ва эмалей и некоторые возможные варианты их аппаратурного оформ-
ления.
I. Производство эмалей способом диспергирования
смеси всех пигментов в лаке
а) Характеристика технологического процесса
Предварительно приготовленную смесь всех пигментов и напол-
нителей, предусмотренных рецептурой, смешивают с некоторым коли-
чеством (в соответствии с рецептурой) лака и растворителей. Полу-
ченную пасту средней вязкости диспергируют. Эмаль готовят раз -
бэвлением диспергированной пасты оставшимся (по рецептуре) коли-
чеством лака при тщательном • еремешивании. Стандартизацию знали
-20-
по вязкости и цвету проводят добавлением растворителя и колеро-
вочкых паст*. Эмаль очищают от механических примесей.
Технологический процесс получения эмалей этим способом вклю-
чает следующие операции: предварительное смешение всех пигментов
и наполнителей о лаком и растворителями (приготовление пасты);
диспергирование пасты; составление змали; стандартизацию эмали;
очистку эмали от механических примесей.
Характерней особенностями процесса получения эмалей этим
способом, влияющими на его аппаратурное оформление, являются:
I. Использование смеси всех пигментов (наполнителей), пре-
дусмотренных рецептурой, для приготовления пест средней вязкости.
2* Разбавление пигментной пасты, соответствующей по цвету
приготавливаемой эмали, лаком и растворителями.
б) Аппаратурное оформление процесса
Для производства эмалей рассматриваемым способом могут быть
предложены различные аппаратурно-технологические схемы с исполь-
зованием в качестве диспергирующего оборудования шаровых и бисер-
ных мельниц. Некоторые из возможных вариантов представлены на
рис.7 и 8.
В схеме, представленной на рис.7, диспергирование пасты про-
водится в шаровой мельнице I. В этой мельнице также предваритель-
но смешиваются пигменты и наполнители с лаком и растворителями.
Все исходные компоненты загружаются непосредственно в шаровую
мельницу. Пигменты и наполнители подаются из контейнера 2, пере-
мещаемого электротельфером 3 из отделения их приема, хранения и
дозирования; лак - из весового мерника 4, а растворители - через
*Под колеров.очной пастой подразумевается однопигментная паста
средней вязкости,которая готовится отдельно диспергированием
предварительно полученной с?леси пигмента с лаком. Возможные
апп8р8турно-технологпиескче схемы производства колерсвочных
п°ст гп('с?'?тг'ОН;/ !п?у.е.
-аи
Рис.7. Аппаратурно-технологическая схема производств0 эма-
лей с использованием шаровой мельницы для проведения опе-
раций предварительного смешения и диспергирования паст:
1-иароеая ./ельнкца; ^-передьнаной контейнер; 3-электротель-
iep; i-'-aeoPO» »лерник; ?-«идиостной счетчик; 6-вертикаль ни!
с* ec/гель; ?~j-c?rур-нчагце на осы; ®-:-араО хиная центри'уга.
Рис.8. Аппаратурно-технологическая схе?«а производства эма-
лей с использованием бисерной мельницы: I-бисерная мельни-
ца; 2,3-дисотьверы; 4-подтемно-поворогная дисковая меаалка;
-23-
5-передвижной контейнер; 6-электротельфер; 7-весояой мерник;
8-жидкостноЙ счетчик; 9,12,15,16-шестеренчатые насосы; 10,11-
смесители; 13,Т4-патронние фильтры.
жидкостной счетчик 5.
Составление эмали производится в вертикальном смесителе 6,
снабженном якорно-рамной мешалкпй. Диспергированная паста подает-
ся в смеситель ив шаровой мельницы шестеренчатые насосом 7, лак -
кв весового мерника 4, растворители - через жидкостной счетчик 5.
КолеровочКые пасты загружаются вручную.
Для очистки эмали от механических примесей в схеме предусмот-
рена барабанная отстсйно-фиЛьтрующая центрифуге 8. Эмаль на очист-
ку подается непосредственно из смесителя б шестеренчатым насосом 9.
В схему производства эмалей с шаровой мельницей может быть
включен и дисольвер (си.рис.4). В этом случае в шаровой мельнице
производится только диспергирование пигментной песты,., а в дисоль-
вере - предварительное сношение исходных компонентов (пигментов,
лака и др.); приготовленная пасте передается в шаровую мельницу
шестеренчатым насосом.
На рис.8 представлен один из возможных вариантов оформления
аппературпо-тегнологической схемы производстве эмалей, по кото-
рому диспергирование пасты производится в бисерной мельнице I,
ее приготовление (предварительное смешение) - в двух попеременно
работающих дисольверах 2. и 3, снабженных одной подъемно-поворот-
ной дисковой мешалкой 4 типа фрезы. В дисольверы пигменты и напол-
нители подаются в контейнере 5, переметаемом электротельфвром б
ив отделения их приема, хранения и дозирования. Лек поступает в
дисольверы из весового мерника 7, а растворители - через жидкост-
ной счетчик 8. Приготовленная паста подается из дисольвера на
диспергирование в бисерную мельницу шестеренчатым насоссм 9.
Для составления эмали в схеме предусмотрены два попеременно
работающих вертикальных смесителя 10,11» снабженных якорно-рамны-
ми мешалками. Паста ив бисерной мельницы подается шестеренчатым
васооом 12, а лак и растворители - соответственно из весового
-25-
мерника 7 и через жидкостной счетчик 8. Колеровочные пасты за-
гружают вручную.
Очистка эмали от механических примесей производится на пат-
ронных фильтрах 13, 14. Эмаль не фильтрацию подается из смесителей
10, II шестеренчатыми насосами 15, 16.
Для производства колероьочных паст, используемых при стандар-
тизации эмалей, может быть предложена аппаратурно-технологическая
схема, представленная на рис.9. По этой схеме для приготовления
колеровочных паст (диспергирования) предусмотрена трехвалковея
краскотерочная машина I. Предварительное смешение пигмента с ла-
ком производится в передвижной деже 2 с помощью подъемной плане-
тарной мешалки 3. Е этой же деже паста подается на краскотероч-
ную машину I. Пигменты к месту загрузки транспортируются в пере-
движном контейнере 4, перемещаемом электротельфером 5, как обычно
из отделения их приема, хранения и дозирования, а пленкообразую-
щее (лак) - самотеком из весового мерника б. Готовая паста соби-
рается в емкость 7.
Приготовление колеровочных паст возможно также по схемам, в
которых в качестве диспергирующего оборудования используются ша-
ровые мельницы. Такие схемы отличаются от схемы, представленной
на рис.7, только тем, что в них не предусмотрена аппаратура для
составления эмали и для ее очистки. Схемы с бисерными мельницами
целесообразно применять только в тех случаях, когда потребность
в колеровочных пастах достаточно велика.
2. Производство эмалей на основе однопигментных паст
а) Характеристика технологического процесса
Однопигментные (одноколерные) пасты готовят смешением каждо-
го пигмента в отдельности (или пигментов одного цвета) с некото-
рым количеством (в соответствии с рецептурой) лака и растворите-
-26-
Рис.9. Аппаратурно-технологическая схема производства пиг-
ментных паст с использованием трехвалковой краскотерочной
машины: I-трехвалковая краскотерочная машина; 2-передвиж-
ная дежа; Зг-потьемная планетарная мешалка; 4-передвх^яой
контейнер; 5-Рлектготельфер: 6-весовой мерник; 7-пркемная
емкость.
лей. Полученные однопигментные пасты средней вязкости дисперги-
руют. Эмади заданного цвета цолучают смешением разноцветных одно-
пигментных паст, взятых в определенном соотношении и разбавлением
полученной смеси лаком и растворителями. В случае необходимости
проводят стандартизацию эмали по цвету и вязкости добавлением
колеровочных пест и растворителей. Готовую эмаль очищают от ме-
ханических примесей.
Технологический процесс получения эмалей по этому способу
включает следующие операции: предварительное смешение каждого
пигмента отдельно или смеси пигментов одного цвета с лаком и раст-
ворителями (приготовление однопигментных или одноколерных паст;
диспергирование однопигментных паст; составление эмали; стандар-
тизацию эмали по цвету и по вязкости; очистку эмали).
Характерными особенностями процесса получения эмалей на основе
одн©пигментных паст, влияющими ня его аппаратурное оформление, яв-
ляются:
I, Включение в процесс получения эмали операции приготовле-
ния однопигментных (одноколерных) паст средней вязкости.
2. Составление эмали заданного цвета смешением однопигмент-
ных паст в определенном соотношении и разбавлением полученной смеси
леком и растворителями.
б) Аппаратурное оформление процесса
Возможные аппаратурно-технологические схемы непрерывного
производства эмалей на основе однопигментных пест приводятся на
рис.10 и II.
По схеме, представленной на рис.10, можно одновременно гото-
вить три различные однопигментные пасты, из которых затем состав-
ляют эмаль заданного цвета в двух попеременно работающих верти-
кальных смесителях I и 2, снабженных якорно-рамными мешалками.
-23-
I ^11— I P>l
Вл«а
Pic*IO, Аппаратурно-технологическая схема напрернвного про-
изводства г-?..? ?-1 на основе очиопкг.-ентных паст: 1,2-с::еохте.-
лн;
-29-
*03,28.
К>у<ЭЭОсЬ ЮН
3-5 -бисерные уельницы; 6-6 -дисольверы; 9-1I -емкости-
накопители; 12,13-наколители однопигментных паст; 14-пат-
ронннй Фильтр; 13-17 -передгижиые контейнеры; 18-20 -элек-
тротельферы; /,1-еосовог .'.>;чик; 22-жндкостной счетчин;23-20-
.'.iecre; . чч пне насос ы.
П Vt мент
Рис.II, Аппаратурно-технологическая схема непрерывного произ-
водства вмалей на основе однопигментных паст с применением
гидроакустического смесителя: I-гидроакустический счесптель;
2,3-сгесггели; 4-дисольвер; ^-^исерная с,7-е\к<х;_
•зь
ти-накопителм; 8-бункер сременного хранения; 9-шнековый доза
тор; 10,П-доэ”роьочные агрегаты; 12-дозировочнь’Я насос; 13,
11,16-шестерзнчатнс насссч; 15-;!стрс1ИЕЙ Яильтр,
32-
Диспергированле однопигментных пест производится в бисерных мель-
ницах 8-5, а предварительное смешение компонентов однопигментных
паст - в дисольверах 6-8. Дисольверы работают в периодическом ре-
жиме, поэтому для обеспечения бесперебойной подачи паст в бисер-
ные мельницы в схеме предусмотрены емкости-накопители 9-П, снаб-
женные турбинными мешалками, а для приема диспергированных одно-
пигментных пест, выходящих из бисерных мельниц, - емкости-накопи-
тели 12,13 с якорно-рамными мешалками, работающие попеременно
(на схеме показаны емкости 12 и 13, предназначенные только для
одной однопигментной пасты).
Очистке готовой эмали проводится на патронном фильтре 14.
Исходные материалы транспортируются и дозируются следующим
образом. Пигменты (наполнители) подаются в дисольверы 6-8 в пере-
движных контейнерах 15-17 из,отделения их приема, хранения и до-
зирования электротельферами 18-20; лак во все аппараты (дисольве-
ры, смесители) - самотеком из весового мерника 21, а растворитель -
через жидкостной счетчик 22.
Пигментные пасты транспортируются шестеренчатыми насосами
23-29; их дозирование при составлении эмали обеспечивается систе-
мой тензодатчиков, которой снабжены смесители I и 2.
Готовая эмаль подается на фильтрование шестеренчатым насо-
сом-30.
Схема, представленная на рис.II, имеет ряд принципиальных
отличий от предыдущей. В ней предусмотрено составление эмали за-
данного цвета в высокоэффективном гидроакустическом смесителе
проходного типа I. Смешение всех компонентов (однопигментных паст,
лака и растворителя) происходит в смесителе I в струе под давлени-
ем и в смесителях 2, В с якорно-рамными мешалками, работающих по-
переменно. В этих же смесителях 2, 3 в случае необходимости про-
изводится и стандартизаций эмали по цвету и вязкости.
-3%
Кроме того, в отличие от предыдущей схемы, несколько по-ино-
му оформлен и процесс получения однопигментных паст*.
Предварительное смешение пигмента с лаком и растворителем
проводится в дисольвере непрерывного действия 4, снабженном тре-
мя дисковыми мешалками типа фрезы, расположенными на одном валу,
иа которого паста непосредственно подается на бисерную мельницу 5.
Для приеме диспергированной пасты, выходящей из бисерной мельни-
цы, в схеме предусмотрены емкости-накопители 6, 7 о якорно-рам -
иым1? мешалками, работающие попеременно.
Пигмент из отделения приема, хранения и дозирования транспор-
тируется трубчатым скребковым конвейером, из которого он ссыпает-
ся в бункер-хранилище 8 с вибропобудителем.
Дозирование и подача пигмента в дисольвер производится шне-
ковым питателем 9, имеющим приставку весового контроля; дозирова-
ние и транспортирование жидких материалов (лака, растворителя,
однппигментных паст) - дозировочными агрегатами 10, II и насосом
12. Кроме того, для транспортирования пигментных паст используют-
ся и шестеренчатые насосы 18 и 14 . Как и в предыдущей схеме,
очистка готовой эмали осуществляется в патронном фильтре 15, а по-
дача эмали на фильтр - шестеренчатым насосом 16.
3. Производство эмалей на основе однопигментных
полуфабрикатных эмалей
а) Характеристика технологического процесса
Каждый пигмент в отдельности (или несколько пигментов одного
цвета) смешивают с некоторым (в соответствии с рецептурой) коли-
чеством лака и растворителей и получают однопигментные (одноко—
лерные) пасты средней вязкости, которые затем диспергируют и го-
товят из них однопигментные (одноколерные) эмали, для чего пасты
рассматриваемой схеме условно показано оборудование, необ-
ходимое только для производства пасты одного цвета.
разбавляют лаком до вязкости, близкой к вязкости готовой эмали.
Полуфабрикатные эмали очищают от механических примесей. Эмаль за-
данного цвета составляют смешением в определенном соотношении очи-
щенных полуфабрикатных эмалей. В случае необходимости проводят
стандартизацию эмали по цвету и вязкости. Готовую эмаль очищают
ст механических примесей.
Технологический процесс получения эмалей этим способом вклю-
чает следующие операции: предварительное смешение каждого пигмен-
та или смеси пигментов одного цвета с лаком, и растворителями (при-
готовление однопигментных или одноколерных паст); диспергирование
однопигментных паст; приготовление однопигментных полуфабрикатных
эмалей, составление эмали заданного цвета; стандартизацию эмали
по цвету и вязкости; очистку готовой эмали.
Характерными особенностями процесса получения эмалей на осно-
ве однопигментных полуфабрикатных эмалей, влияющими на его аппа-
ратурное оформление, являются:
I, Приготовление однопигментных (одноколерных) паст средней
вязкости и однопигментных (однокоперных) полуфабрикатных эмалей
из них.
2. Составление эмали заданного цвета смешением однопигментных
полуфабрикатных эмалей в определенном соотношении.
S. Очистка однопигментных полуфабрикатных эмалей от механи-
ческих примесей.
б) Аппаратурное оформление процесса
Один из возможных вариантов алпарагурно-гехнолэгическон схе-
мы непрерывного производства эмалей на основе однопигментных полу-
фабрикатных эмалей представлена на рис.12 (на схеме условно пока-
зано производство только одной полуфабрикатной эмали и составле-
ние эмали заданного цвета из разноцветных однопигментных полу’аб-
-35-
рикатных эмалей).
При изготовлении однопигментной полуфабрикатной вмали для
смешения пигмента о паном и растворителем предусмотрен дисольвер
непрерывного действия I с тремя дисковыми мешалками типа фрезы,
расположенными на одном валу, а для диспергирования пасты - би-
серная мельница 2. В ней же пигментная паста разбавляется лаком.
Патронный фильтр 8 предназначен для фильтрации полуфабрикатной
вмали, поступающей с бисерной мельницы.
Пигмент ив отделения приема, хранения а дозирования транспор-
тируется в бункер-хранилище 4 (с вибропобудктедем) пневмотранспор-
том.
Дозирование и подача пигмента в дисольвер осуществляются
шнековым питателем 5 о приставкой весового контроля.
Для транспортирования и дозирования лака и растворителя, ис-
пользуемых при изготовлении однопигментной полуфабрикатной эмали,
применяются дозировочный агрегат 6 и насос 7. В схеме предусмот-
рена возможность термос газирования лака, подаваемого в дисольвер
и бисерную мельницу, в теплообменниках 8 и 9.
Пигментная паста подается на бисерную мельницу и полуфабри-
катная эмаль на патронный фильтр шестеренчатыми наоосвми 10 и II.
Многосекционная емкость 12 предназначена для временного хра-
нения разноцветных полуфабрикатных эмалей.
Составление гмали заданного цвета из однопигментных полуфаб-
рикатных эмалей проводится в двух попеременно работающих смесите-
лях 13, 14, снабженных якорно-рамными мешалками. Все необходимые
компоненты подаются в эти смесители и дозируются дозировочным аг-
регатом 15. В этих же смесителях в случае необходимости проводит-
ся и стандартизация эмали (необходимая для этого коперовочяая
поста может подаватЬ'’я р снесители из деки 1^ дозировочным агре-
гате)’ 17).
Я
•В пгз. t5
Рис.12. 1ппаратурно-технологическач схема непрерывного произ-
водства эмалей на основе одаопигментных полуфабрикатных эма-
ле£: i-дясольвер; 2-бнсерная мельница; 3,19720-патронные
фильтоы; 4-бункео воеменного хранения; э-ацнековнй дозатор; о4
Из 1.2
15,17-доэировочные агрегаты; 7-дознровомнн~1 насос; 8,9-теыло-
обменячки; 10,11,21-тстеренчатыа насосы; 12-секционная емкость;
13,14-с?1естп’ели; 16-дежа; IS-горнзонтальны^ смеситель; 22-
погружной насос.
7
за-
Горизонтальный резервуар-смеситьпж J8 большой емкости, снаб-
женный двумя якорно-рамныги мешалками и погружным насосом, пред-
назначен для усреднения эмали.
В схеме предусмотрено фильтрование эмали на выходе из смеси-
телей 13, 14 и резервуара 18 на патронных фильтрах 19, 20, Эмаль
подается на фильтры насосами: шестеренчатым 21 и погружным 22.
4. Производство емалей на основе белой базовой эмали
а) Характеристика технологического процесса
Пигменты белого цвета, входящие в рецептуру эмали, и наполни-
тели смешивают с некоторым количеством лака и растворителей (в со-
ответствии с рецептурой) и готовят одноколерную (белую) пасту
средней вязкости, которую вначале диспергируют и затем из нее по-
лучают белую базовую эмаль разбавлением пасты паком до вязкости,
близкой к вязкости готовой эмали. Базовую эмаль очищают от меха-
нических примесей. Составление эмали заданного цвета производят
добавлением к бедой базовой эмали колеровочнык паст. В случае не-
обходимости проводят стандартизацию эмали по цвету и вязкости
введением дополнительных количеств колеровочмых паст и раствори-
телей.
Готовую эмаль очищают от механических примесей.
Технологический процесс получения эмалей на основе белой
базовой эмали включает следующие операции: предварительное сме-
шение белых пигментов и наполнителей с лаком и растворителями
(приготовление одноколерной белой пасты); диспергирование одно-
конерной белой пасты; приготовление белой базовой эмали; очистку
базовой эмали; составление эмали заданного цвета; очистку гото-
вой эмали.
Характерными особенностями процесса получения эмалей этим
способом, влияющими на его аппаратурное оформление, ныпеген:
59-
I. Включение в технологический процесс операции приготовле-
ния одноколерной белой пасты средней вязкости и белой базовой
эмали из этой песты.
2. Составление эмали заданного цвета производится добавлени-
ем колеровочных: паст к белой базовой эмали.
3. Очистке белой базовой эмали от механических примесей.
б) Аппаратурное оформление процесса
Один из возможных вариантов аппаратурно-технологической схе-
мы непрерывного производства эмалей на основе белой базовой эмали
представлен не рис.18.
В этой схеме для смешивания пигментов (наполнителей) с лаком
и растворителями предусмотрен дисольвер непрерывного действия I
с гремя дисковыми мешалками типа фрезы, расположенными ня одном
валу, а для диспергирования пасты - бисерная мельница 2. Белая
базовая эмаль готовится в гидроакустическом смесителе 3 проходно-
го типа и двух попеременно работающих вертикальных смесителях 4
и 5, снабженных якорно-рамными мешалками, а ее очистка - в патрон-
ном фильтре 6. Для временного хранения очищенной базовой эмали в
схеме предусмотрены емкости-накопители 7 и 8.
Составление эмали заданного цвета производится в аппаратуре,
аналогичной применяемой для приготовления белой базовой эмали, а
именно в гидроакустическом смесителе 9 проходного типа и дгух по-
переменно работающих вертикальных смесителях 10 и II, снабженных
якорно-рамными мешалками. В этих же смесителях 10, II в случае
необходимоеII’ проводится и стандартизация эмали.
Готовую эмаль очищают на патронном фильтре 12.
Транспортирование и дозирование жидких исходных материалов
и полуфабрикатов (лака, рас творитепей, колеровочных паст) обеспе-
чиъаьгся системой дозировочного насоса 13 и агрегатов ГЛ, 15г.пии-
flu МЪ ClOWeW
Рис.13. Аппаратуоно-технологическая схема непрерывного про-
изводства эмалей на основе белой базовой эмали: I- дисольвер
<-бисерная мельница; 3,&-гилиоадустические смесители; 4,5-
?о
смесители; 7,3—еэлхости-накопители; 6,12—патронные фильтры;
U0,II -смесители; 13-цозировочный. насос; 14,15-дозировочные
агрегата; 16-теплообмеяник; I7-20-шестеренчатые насосы; 21-
"/ункер временного хранения; 22-шнековый дозатор.
чем возможно термостарирование лака, подаваемого в дисольвер, в
теплообменнике 16. Для транспортирования одноколерной бедой ласзы
и базовой эмали, в том числе и для их подачи на фильтры, в схеме
предусмотрены шестеренчатые насосы 17-20.
Пигменты (наполнители), подаваемые из отделении приема, хра-
нения и дозирования системой пневмотранспорта, сооираюгся в бунке-
ра временного хранения (с вибропобудителями). Дозирование их и по-
дача в дисольвер производятся шнековыми питателями с приставками
весового контроля (представленные на схеме бункер 21 и шнековый
питатель 22 рассчитаны на подачу одного пигмента). Число бункеров
и шнековых питателей в каждом конкретном случае должно соответст-
вовать числу пигментов и наполнителей, загружаемых в дисольвер.
ПРОИЗВОДСТВО ПОРОШКОВЫХ КРАСОЙ
Основные принципы подбора оборудования дня составлении
аппаратурно-технологических схем
технологический процесс производства порошковых красок вклю-
чает следующие основные операции: измельчение полимера (олигоме-
ра); смешение исходных компонентов (полимера, пластидкагора, мо-
дификатора, стабилизатора, пигментов, наполнителей и др.); диспер-
гирование; выпуск готовой продукции*.
Как и при производстве традиционных (аидких) пмгменгирован-
рых лакокрасочных материалов основой технологического процесса
является диспергирование. Выбор способа проведения Л'и., операции
и оборудования для диспергирования определяет и аппаратурное скри-
пение большинства других операции технологического процесса.
Машины дня- диспергирования
Диспергирование при производстве порошковых красок приви-дптим
выпуском ГОТОВОЙ Продукции Ь ЭТСМ ГBXHOЛОГИЧ( с 1.0b HplK.^uCt
подразумевался все операции оорзоогки материала иос.и аге дис-
пергирования.
-43-
сухим способом или в расплаве.
Способ диспергирования в расплаве может применяться при полу-
чении порошковых красок из любых композиций и поэтому является
универсальным.
При диспергировании в расплаве чаще всего используются обо-
греваемые двухвинтовые экструдеры (рис.1 б), в которых процесс
проводится в непрерывном режиме с большой скоростью, при доста-
точно высокой вязкости обрабатываемой массы и температуре 100-140
Развивающиеся в экструдере большие сдвиговые усилия обеспечивают
высокое качество диспергирования.
При сухом диспергировании стабильные нерасслаивающиеся смеси
можно получить только при соблюдении ряда условий, например, при
использовании близких по полярности компонентов, высокой степени
дисперсности смешиваемых веществ и т.п. Поэтому сухое диспергиро-
вание следует применять только для получения порошковых красок,
рецептура которых ооотавлена с учетом упомянутых выше требований.
Этим способом получают порошковые краски на основе поливинилбути-
раля, этилцеллюлозы, эмульсионного полистирола и некоторых других
полимеров.
Если все исходные компоненты краски твердые, то диспергирова-
ние может проводиться в шаровых (рис.2, б,в) и вибрационных мель-
ницах (рис.14), центробежных смесителях волчкового типа, червячнп-
-лопагочных, плужных смесителях, коллоидных мельницах и др. При
этом следует заметить, что гидрофильные полимеры (поливинилСути-
раль, эфиры целлюлозы, полиамиды) легче диспергируются, чем гидро-
фобные <попполефины, фторопласты), поэтому выбор диспергирующего
оборудования для гидрофобных полимеров должен быть более тща-
тельный. Установлено, что для диспергирования красок /я лгчиэти-
v. «го луч :е нр--чдеи«.,ть вибрационные меиыныи, а для дис';“ргм1 ofw-i
; - •’ рост jcrru - ю/.дняе.
Рис.14. Вибрационная мельница.
При получении порошковых красок из композиций, в состав ко-
торых наряду с твердыми входят и жидкие компоненты, диспергирова-
ние рекомендуется проводить в быстроходных смесителях типа "Ангер",
"Папенмайер" (рис.15) или других, снабженных рубашками для нагре-
ва и охлаждения. В этик смесителях диспергирование происходит вя
счет интенсивного перемешивания массы (частота вращения мешалки
от 400 до 1200 об/мин), причем вначале оно сопровождается нагре-
ванием, а к концу - охлаждением. В результате интенсивного пере-
мешивания и нагревания жидкие компоненты впитываются частицами по-
лимера.
Иногда процессу диспергирования в быстроходных смесителях
предшествует предварительное получение пигментных паст (ив пигмен-
тов, наполнителей и жидких компонентов - пластификаторов, модифи-
каторов) на валковых краскотерочных машинах. В этом случае дис-
пергированию в быстроходном смесителе подвергается смесь предва-
рительно полученной пигментной пасты с полимером.
Процесс диспергирования сухим способом несложен и выгоден в
экономическом отношении, гак как при этом очень упрощается аппа-
ратурно-технологическая схема на стадии выпуска готовой продукции.
Процесс диспергирования в расплаве достаточно аффективен, но
имеет существенный недостаток: после диспергирования указанным
способом необходимо проведение трудоемких операций обработки по-
лучаемых сплавов, связанных с их измельчением, поэтому аппаратур-
ное оформление процесса на стадии выпуска готовой продукции зна-
чительно усложняется.
Оборудование для выпуска готовой продукции
Аппаратурное оформление выпуска готовой продукции определяет-
ся способом диспергироталия. При сухом диспергировании эта опера-
ЦГ;,1 чаще вс-чго с?зоднтся к просеиванию полученных. в результате дис-
РисЛ5е Быстроходный смеситель типа "Папэнмаиер".
-W-
пергирования сухих тонкодисперсных порошков на виброситах и их за-
тариванию. Необходимость дополнительной обработки порошка после
диспергирования возникает очень редко*. При диспергировании же в
расплаве на стадии выпуска обязательно предусматривается охлажде-
ние и измельчение полученного сплава. Охлаждение может проводиться
ня противнях или специальных охлаждающих агрегатах (валкового или
ленточного типов), измельчение сплава - в дробилках и мельницах
различного типа, в том числе в ударно-крестовых и щековых дробил-
ках, шаровых мельницах и размольном оборудовании других типов.
Иногда сплав измельчают при глубоком охлаждении (в присутст-
вии хладагентов: жидкого азота или воздуха, твердой двуокиси угле-
рода). Это особенно целесообразно, когда для получения порошковой
краски используется эластичный полимер.
Дальнейшее аппаратурное оформление выпуска готовой продукции
такое же, как и при сухом диспергировании: просеивание измельчен-
ного порошка и его затаривание.
Оборудование для измельчения полимеров (олигомеров)
Полимеры (олигомеры), используе?'ые в производстве порошковых
красок, очень часто выпускаются в виде крупных гранул, кусков и
даже монолитов, поэтому их необходимо измельчать. Измельчение -
первая операция, с которой начинается технологический процесс про-
изводства порошковых красок. Если для изготовления порошковых кра-
сок используются полимеры в виде тонкодисперсных порошков (напри-
мер, полученные эмульсионной полимеризацией, полимеризацией и поли-
конденсацией в растворителе с последующим осаждением и т.п.), эта
операция в технологический процесс не включается.
^Например, при диспергировании порошковых красок на основе эмуль-
сионного поливинилхлорида в быстроходных смесителях типа нипен-
майер" и др. иногда проводится дополнительное измельчение порош-
ка в шаровых мельницах или дробилках.
—48—
Для измельчения чаще всего применяются центрооеаные, вибраци-
онные, вихревые, молотковые и некоторые другие мельницы, причем,
как указывалось, властичные полимеры целесообразно измельчать при
глубоком охлаждении. После измельчения материал, Как правило, про-
сеивается через вибросита;
Оборудование для смешения исходных компонентов
Операция смешения проводится в том случае, если диспергирова-
ние выполняется в расплаве. Наиболее часто диспергирование произ-
водится в вкструдерах, а для смешения используются смесители с пла-
нетарными шнековыми мешалками (рис.16).
Вспомогательное оборудование
К вспомогательному оборудованию при производстве порошковых
красок относится оборудование для транспортирования и дозирования
исходного сырья, а также оборудование для транспортирования полу-
фабрикатных и готовых порошковых красок.
Твердое сыпучее сырье, полуфабрикатные и готовые порошковые
краски могут транспортироваться с помощью шнеков, ковшовых или
скребковых элеваторов и т.п. Для дозирования твердого сыпучего
сырья могут применяться шнеки-дозаторы, тарельчатые питатели или
др. Жидкое сырье (пластификаторы, модификаторы, стабилизаторы)
транспортируется с помощью шестеренчатых насосов или плунжерных
насосов-дозаторов. При применении насосов-дозаторов специальная
дозирующая аппаратура не требуется, а при применении шестеренча-
тых насосов для дозировки используют весовые мерники.
Защита окружающей среды
При производстве порошковых красок возможно загрязнение окру-
жающей среды пылью пигментов, наполнителей и порошкообразных по-
лимерных материалов, которая содержится в воздухе, отсасываемом
-39-
Рис .16. Смеситель с планетарной шнековой мешалкой
50-
иа цеха вытяжной вентиляцией. Поэтому перед выбросом в атмосферу
необходима тщательная очистка воздуха.
Для очистки воздуха от пыли используются те же методы, что и
в производстве красок и эмалей.
Аппаратурно-технологические схемы
I. Производство порошковых красок способом
диспергирования в расплаве
Этот способ производства получил наиболее широкое применение
для получения эпоксидных и полиэфирных порошковых красок.
Ниже в качестве примера рассматривается производство эпоксид-
ной персиковой краски ПЭП-219 (белой).
Порошковая краска ПЭП-219 (белая) представляет собсй тонко-
дисперсную (остаток при просеве краски через сито 1й 01 не более
2%) гомогенизированную систему, полученную диспергированием пигмен-
та (TiOg) и аэросила (тиксотропная добавка) в эпоксидном и феноло-
формальдегидном олигомерах (смолы Э-49П и ) с добавками мо-
дификаторов (поливинилбутираль, поливинилбутиловый эфир) и отвер-
дителя (дициандиамид).
Ниже приведено содержание исходных компонентов
для получения порошковой краски ПЭП-219»(масс
Эпоксидный олигомер Э-49П ............ 70,80
Фенолоформальдегидйый олигомер 1О1"ЛП 2,19
Поливинилбутираль ........ 2,19
Пигментная двуокись титана РО-2 . . . 21,90
Авросил А-380 ......................... 0,73
Дициандиамид .......................... 1,46
Поливинилбутиловый эфир ............... 0,73
а) Характеристика технологического процесса
Вначале готовят смесь, состоящую из двуокиси титана, аэроси-
ла, фенолоформальдегидного олигомера, поливинилбутираля и дициан-
-51-
диамида.
Затем эту смесь смешивают с предварительно измельченным эпок-
сидным олигомером Э-49П в соответствии с рецептурой, и полученную
композицию диспергируют при температуре 130-140°С. При этом оли-
гомеры плавятся, и диспергирование ведется в расплаве.
В процессе диспергирования к расплаву добавляют подогретый
жидкий компонент порошковой краски - поливинилбутиловый эфир. Рас-
плав после диспергирования охлаждают и подвергают вначале предва-
рительному дроблению (до размера частиц 8 мм), а затем - тонкому
измельчению, в результате которого получают порошковую краску. Го-
товую порошковую краску затаривают.
Технологический процесс получения порошковой краски ПЭП-219
включает следующие операции: приготовление смеси из титановых бе-
лил, аэросила, олигомера 10Г’Л”, поливинилбутираля и дициандиами-
да; диспергирование композиции, полученной из этой смеси и эпоксид-
ного олигомера Э-49П; охлаждение расплава, полученного после дис-
пергирования; предварительное дробление сплава; тонкое измельчение
сплава (получение готовой порошковой краски); затаривание краски.
Характерными особенностями процесса получения этой краски,
влияющими на его аппаратурное оформление, являются:
I, Смешение всех исходных сухих компонентов краски (кроме
эпоксидного олигомера) до образования однородной массы, которая
перед диспергированием смешивается с эпоксидным олигомером.
2. Диспергирование в расплаве с добавлением нагретого жидкого
компонента в процессе диспергирования.
3. Необходимость тщательного измельчения реакционной массы
после диспергирования.
б) Аппаратурное оформление процесса
Одна из возможных непрерывных аппаратурно-технологических
схем производства эпоксидной порошковой краски ПЭП-219 (белой)
сидной погющковой краски ПЭП-.-.19 /Зелой/< i,, ,о.^,г6-с,<есг-
Тбли с планетарными шнековыми гешал^ами; З-чву/в'Лшовой экст
PVHepi 4-ьалко1н;‘ охлахдаю<цяй агрегат; ‘>-.'iovsBaw
-53-
6-отручная мельница /с классификатором/; 7-транспортирующиЙ
шнек* 9-II -бункера с рыхлителями; 12—14 -шнековые питатели
с приставками весового контроля; 15-насос-доэятор; 16-обогре-
ваеман емкость; 17-бочка; 18-ленточньгЯ транспортер; 19г21,23-
злеэаторы; йи-буияер; '4-^Ьасовочная установка; 26-магнитннй
еедаое.тс'э.
-54-
приведена на рис.17.
По этой схема приготовление смеси сухих исходных компонентов
(двуокиси титана, аэрооилв, олигомера 101"Л", поливинилбутираля
и дициандиамида) проводится в смесителях 1 и 2, работающих попе-
ременно; диспергирование - ъ двухвинтовом экструдере 3; охлажде-
ние расплава после диспергирования - в валковом охлаждающем агре-
гате 4, а измельчание - в ножевой дробилке 5 и струйной мельнице
6 с классификатором.
Смесители I и 2 снабжены планетарными шнековыми мешалками.
Исходные, предварительно взвешенные компоненты загружаются в них
из специальных передвижных бункеров, перемещаемых электротельфера-
ми (бункера и тельферы на схеме це показаны).
Предварительно измельченный олигомер Э-49П хранится в смеси-
теле 8, в который он подаете^ системой элеватор-шнек (на схеме не
показана).
Смеситель 8 по конструкции аналогичен смесителям I и 2.
Компоненты композиции, поступающей на диспергирование в обо-
греваемый паром экструдер I, смешиваются в транспортирующем шнеке
7. На этот шнек олигомер Э-49П поступает из смесителя 8 через бун-
кер с рыхлителем 9, а смесь остальных оухих компонентов - из смеси-
телей I и 2 через бункерв с рыхлителями 10 и II. Компоненты компо-
зиции дозируются шнековыми питателями 12-14, имеющими приставки
весового контроля. Поливинилбутиловый эфир подается в экструдер
насосом-дозатором 15 Из обогреваемой паром емкости 16, в которую
он предварительно засасывается вакуумом из бочки 17.
Валковый агрегат 4, предназначенный для охлаждения расплава,
имеет три валка, охлаждаемые водой. Расплавг проходя через зазоры
между валками, раскатывается в листы толщиной I нм и охлаждается.
С последнего валка охлажденный расплав срезается ножом, при этом
он частично дробится.
-55-
Охлажденный и частично раздробленный сплав подается из агре-
гата 4 к ножевой дробилка 5 с помощью ленточного транспортера 18
и элеватора 19, причем перед поступлением в дробилку транспорти-
руемая месса собирается в бункере 20.
Для подачи массы от ножевой дробилки 5 к струйной мельнице 6
Ь схеме предусмотрен элеватор 21. Промежуточный смеситель 22, уста-
новленный перед струйной мельницей, позволяет регулировать ско-
рость подачи измельчаемой массы в мельницу.
Готовая порошковая краска из струйной мельницы транспортиру-
ется элеватором 23.
Затаривание краски производится на специальной фасовочной ус-
тановке 24, на которую она подается из промежуточного смесителя
25 через магнитный сепаратор 26.
2. Производство порошковых красок способом сухого
диспергирования
Этот способ широко применяется для получения поливинилбути-
ральных красок.
Поливинилбутиральные краски представляют собой тонкодисперо-
ные (при просеве через сито К? 05 не должно быть остатка) гомогени-
зированные системы, полученные диспергированием пигментов и напол-
нителей в поливинилбутирале с добавками пластификаторов.
Ниже приводится содержание исходных компонентов
для получения поливинилбутиральных красок,(маос.£)!
Поливинилбутираль .............. 75
Твердый пластификатор ........... 5
Наполнитель......................15
Пигменты..........................5
а) Характеристика технологического процесса
Вое исходные компоненты смешивают в соответствии с рецепту-
рой; полученную композицию подвергают сухому диспергированию до
-56-
образования тонкодисперсной гомогенизированной систему, после че-
го порошковую краску просеивают и затаривают.
Технологический процесс получения поливинилбутиральных кра-
сок включает следующие операции: смешение всех исходных компонен-
тов; диспергирование композиции, полученной после смешения исход-
ных компонентов; просеивание порошка; затаривание готового про -
дукта.
Характерными особенностями процесса получения этих красок,
влияющими не его аппаратурное оформление, являются:
I. Получение краски способом сухого диспергирования.
2. Предварительное одновременное смешение всех исходных ком-
понентов, которые должны быть твердыми в условиях диспергирования.
б) Аппаратурное оформление процесса
Одна из возможных аппаратурно-технологических схем производст-
ва поливинилбутиральных порошковых красок способом сухого диспер-
гирования приведена на рис.16.
Для смешения исходных компонентов и диспергирования получен-
ной композиции предусмотрена шаровая мельница I с керамическими
шарами. Исходное сырье загружается в мельницу из специальных пере-
движных бункеров 2-5, перемещаемых электротельферамм 6-9. В этих
же бункерах заблаговременно Производится и дозирование
сырья.
Готовая крйока Просеивается на вибросите 10, вмонтированном
в бункер II, В Который Краска ссыпается непосредственно из мель-
ницы h
fi вхемй Предусмотрена установка 12 для заполнения и зашивки
мешков о готовой кресксй.
57-
Рис.18. Аппаратурно-технологическая схема производства поля-
винилбутиральннх красок: I-шаровая мельница; 2-5 -передвиж-
ные бункера; 6-9 -плектротель^еры; 10-вибросито; И-бункер;,
1хг-устаяовк'1 ’-ля эаголчгкич и зашивки кеяков.
-58-
Литература
I. Ермилов П.И. Диспергирование пигментов. «./'Химия", 1971.
2. Ермилов П.И., Индейкиц Е.А. Физическая химия пигментов и пигмен-
тированных материалов. ч.-П. Ярославль, ЯПИ, 1976.
8. Козулин Н.А., Горловский И.А. Оборудование заводов лакокрасоч-
ной промышленности. У./Химия1; 1968.
4. Охрименко И.С., Верхоланцев В.В. Химия и технология пленке -
образующих веществ. Л./’Химия", 1978.
5. Яковлев А.Д., Здор В.Ф., Каплан В.И. Порошковые полимерные ма-
териалы и покрытия на их основа. Л.,"Химия", 1979.
Условные обозначения
--------- водяной пар
------ - конденсат водяного пара
------- вода
--------/----- - воздух
------И---- - вакуум
О--- - инертный газ
-59-
Содержание
стр.
ПРОИЗВОДСТВО ЗМАЛЕЙ.........................................3
Основные принципы подбора оборудования для составления
аппаратурно-технологических схем....................... 3
Машины для диспергирования пигментов...............•.....4
Смесители для предварительного смешения пигментов с рас-
твором плеикообразухщего................... .......... 9
Смесители для составления эмалей........................12
Аппаратура для очистки эмалей...................... ....12
Вспомогательное оборудование....................... .....14
Защита окружающей среды............................. ..15
Аппаратурно-технологические схемы.......................16
I. Производство вмалей способом диспергирования смеси
всех пигментов в лаке.....................••••..•.19
2. Производство эмалей на основе однопигментных паст...25
3. Производство эмалей на основе однопигментных полуфаб-
рикатных эмалей........................................33
4. Производство эмалей на основе белой базовой эмали..38
ПРОИЗВОДСТВО ПОРОШКОВЫХ КРАСОК.............................42
Основные принципы подбора оборудования для составления
аппаратурно-технологических схем........................42
Машины для диспергирования..............................42
Оборудование для выпуска готовой продукции...............45
Оборудование для измельчения полимеров (олигомеров).....47
Оборудование для смешения исходных компонентов..........48
Вспомогательное оборудование............................48
Защита окружающей среды.................................48
-60-
стр.
Аппаратурно-технологические схемы.........................50
I. Производство порошковых красок способ ом диспергирова-
ния в расплаве.........................................50
2•Производство порошковых красок способом сухого диспер-
гирования............................................ 55
ЛИТЕРАТУРА..................................................58
Условные обозначения................................. ,ч.....58
Л 46649 от 8.5 80 г. Объем 3,75 п. л. Зак. 622 Тир. 100 Цена 15 кэп.
Типография МХТИ им. X И. Менделеева