Лако-красочные материалы — производство

Реализация рассмотренных межфазных поверхностных явлений и реологических условий, а также воздействия сдвиговых механических усилий, разрушающих коагуляционные и фазовые контакты, осущест­вляется в том или ином диспергирующем оборудовании. Основное условие диспергирующего действия оборудования — превышение развиваемых в нем касательных сдвиговых сил FA над силами молекулярного взаимо­действия коагуляционных контактов FK, связывающих пигментные частицы в агрегаты, т е. соблюдение условия: (F/FK) Л 1. Разрушение вторичных надмолекулярных структур — активация пленкообразователей, как пра­вило, требует меньшей затраты энергии и может быть значительно облегчено предварительным введением растворителей и нагреванием до

Механический расчет критического напряжения сдвига т^, при кото­ром разрушаются коагуляционные "контакты пигментов в агрегатах, не­достаточен, так как не учитывает» физико-химических межфазных взаи­модействий. Для расчета процессов диспергирования В. М. Ахтеровым и Е. В. Манусовым предложен экспериментально-аналитический метод расчета значения Fa с использованием практически найденного значе­ния ткр:

Лоо /BrccosB ь 2 4 )

* 3 hKl щ V hd

где h — минимальное расстояние между частицами (зазор), м; К — геометрическая постоян­ная пор агрегата; I — длина пор, м; d — диаметр первичных частиц, м; г — радиус пор, м; тЛ —вязкость предельно разрушенной структуры, Па-с; хо — вязкость дисперсионной среды (раствора пленкообразователя), Па-,с; о — поверхностное натяжение жидкости, Н/м; © — равновесный краевой угол смачивания; В — константа молекулярного взаимо­действия конденсированных фаз (константа Ван-дер-Ваальса), Дж-м.

Для определения В экспериментально по кривой течения исследуемой пигментной дисперсии с объемным наполнением, близким к фкр, находят ткр и, подставив его в уравнение (3.25), рассчитывают значение В для данной системы пигмент — пленкообразователь. Зная константу В и средний размер первичных частиц d, рассчитывают F^.

FK = nBd/ (ЗА3). (3.25)

В случае наиболее распространенного вида современного диспергирую­щего оборудования — бисерных мельниц:

где/? — радиус мелющих тел (бисера), м; б — линейный размер агрегатов частиц, м; • у — скорость сдвига в аппарате, с"-1; в реальных аппаратах Y = 2 — M 0 С-1.

Для ряда пигментированных дисперсий FAIO"7 H. Диспергирую­щее воздействие в бисерных аппаратах с дисковыми перемешивающими устройствами Faa~7 H.

С ростом значения Fa закономерно уменьшаются размеры агрегатов частиц в процессе диспергирования, поэтому для достижения возможно более полной дезагрегации целесообразно проводить повторное дисперги­рование в последовательно работающих машинах с различными F.

Продолжительность процесса диспергирования tt в процессе которого пигментные агрегаты измельчаются с начального (наибольшего) размера а0 до размера а, зависит от прочности агрегатов, напряжения сдвига, диспергирующих свойств жидкой среды и гидродинамических условий, создаваемых в диспергирующих машинах. Наиболее полно и объективно; результат процесса диспергирования характеризуют функции распределе­ния частиц по размерам и степень полидисперсности до и после дисперги­рования. Приближенно об изменении дисперсности судят по наибольшему размеру агрегатов, определяемому с помощью прибора «Клин».

Скорость диспергирования оценивают по коэффициенту скорости Кд, представляющему собой приращение дисперсности во времени:

~«-а/Сд. (3-27)

Значение Ка находят по уравнению:

Рис. 3.16. Изменение размера пигментных агрегатов — а во время диспергирования t.

Процесс диспергирования протекает в две стадии (рис. 3.16). Каждая стадия харак­теризуется собственным коэффициентом ско­рости, причем Лд1>/Сд11.

Для значительной продолжительности диспергирования (t-*• оо), уравнение (3.28) дает конечное «нулевое» решение, что не со­ответствует действительности. В пределе диспергирование должно заканчиваться полным разрушением агрегштон до первичных частиц, свойственных данному пигменту. Практически в полидисперсных системах остаются наиболее прочные агрегаты и фло= кулы ранее уже диспергированных частиц. При этом устанавливиггеЯ определенное адсорбционно-дисперсионное равновесие, отмечаемое как прекращение диспергирования.

Малая эффективность второй стадии диспергирования очевидиц, поэтому целесообразно прерывать процесс после завершения первой етш- дии. Если нужно получить более высокую дисперсность, то продолжать диспергирование следует в другом, более энергонапряженном оборудсша нии и в измененной поверхностно-активной среде.