Лако-красочные материалы — производство

Реализация рассмотренных межфазных поверхностных явлений и реологических критерий, также воздействия сдвиговых механических усилий, разрушающих коагуляционные и фазовые контакты, осуществляется в том либо ином диспергирующем оборудовании. Основное условие диспергирующего деяния оборудования — превышение развиваемых в нем касательных сдвиговых сил Fднад силами молекулярного взаимодействия коагуляционных контактов Fк, связывающих пигментные частички в агрегаты, т. е. соблюдение условия.

Механический расчет критичного напряжения сдвига Ткр, при котором разрушаются коагуляционные контакты пигментов в агрегатах, недостаточен, потому что не учитывает физико-химических межфазных взаимодействий. Для расчета процессов диспергирования предложен экспериментально-аналитический способ расчета значения Fдс внедрением фактически отысканного значения Ткр.

Существует формула:

где h — малое расстояние меж частичками (зазор), м; К — геометрическая неизменная пор агрегата; l-длина пор, м; d— поперечник первичных частиц, м; r— радиус пор, м; h¥—вязкость максимально разрушенной структуры, Па*с; h0 — вязкость дисперсионной среды (раствора пленкообразователя), Па*с; s— поверхностное натяжение воды, Н/м; q — сбалансированный краевой угол смачивания; В — константа молекулярного взаимодействия конденсированных фаз (константа Ван-дер-Ваальса), Дж*м.

Экспериментально по кривой течения исследуемой пигментной дисперсии с большим заполнением, близким к jкр, находят tкр, рассчитывают значение Вдля данной системы пигмент – пленкообразователь. Дальше по уравнению:

рассчитывают Fк.

В случае более всераспространенного диспергирующего оборудования — бисерных мельниц:

где R —радиус мелющих тел (бисера), м; d — линейный  размер   агрегатов  частиц,  м; g — скорость сдвига в аппарате, с-1 (в реальных аппаратах = 2 – 10 с-1).

С ростом значения Fдзакономерно уменьшаются размеры агрегатов частиц в процессе диспергирования, потому для заслуги может быть более полной дезагрегации целенаправлено проводить повторное диспергирование в поочередно работающих машинах с разными Fд.

Длительность процесса диспергирования t, в процессе которого пигментные агрегаты измельчаются с исходного (большего) размера а0 до размера а1, находится в зависимости от прочности агрегатов, напряжения сдвига, диспергирующих параметров водянистой среды и гидродинамических критерий, создаваемых в диспергирующих машинах. Более много и беспристрастно итог процесса диспергирования охарактеризовывают функции рассредотачивания частиц по размерам и степень полидисперсности до и после диспергирования. Приближенно об изменении дисперсности судят по большему размеру агрегатов, определяемому при помощи прибора «Клин».

Скорость диспергирования оценивают по коэффициенту скорости Kд, представляющему из себя приращение дисперсности во времени:

Значение Кд находят из уравнения:

Изменение размера пигментных агрегатов — а во время диспергирования t.

Процесс диспергирования протекает в две стадии (рис). Любая стадия характеризуется своим коэффициентом скорости, при этом КД1>>Кд2.

Для значимой длительности диспергирования (время стремится к бесконечности), уравнение дает конечное «нулевое» решение, что не соответствует реальности. В пределе диспергирование должно заканчиваться полным разрушением агрегатов до первичных частиц, характерных данному пигменту. Фактически в полидисперсных системах остаются более крепкие агрегаты и флокулы ранее уже диспергированных частиц. При всем этом устанавливается определенное адсорбционно-дисперсионное равновесие, отмечаемое как прекращение диспергирования.

Малая эффективность 2-ой стадии диспергирования явна, потому целенаправлено прерывать процесс после окончания первой стадии. Если необходимо получить более высшую дисперсность, то продолжать диспергирование следует в другом, более энергонапряженном оборудовании и в модифицированной поверхностно-активной среде.