Лако-красочные материалы — производство

Твердые клеи (например, эпоксидные, эпоксиноволачньи могут быть порошкообразными, а также иметь форму бру ков (прутков), таблеток или гранул. Для приготовления п рошкообразных эпоксиноволачных клеев компоненты помещ ют в фарфоровые шаровые мельницы с диабазовыми шарам Соотношение массы шаров и клея составляет (2—2,5) : 1, пр< ДОЛЖИТеЛЬНОСТЬ измельчения 1,5 Ч. Измельченный клей Пр| сеивают, отбирая фракцию, проходящую через сито № О Полученные порошки в процессе длительного хранения транспортирования могут комковаться, поэтому перед ц пользованием их повторно измельчают ф29]. Во избежанг слеживания порошкообразные клеи рекомендуется хранит при температуре не выше 20 °С.

Для получения брусков (прутков) порошкообразный кле расплавляют, в расплавленном виде заливают в формы тр( буемого размера и охлаждают до комнатной температуры.

Клеи в виде таблеток можно изготовить из порошкообра; ного клея прессованием на пресс-автомате. Клеи в виде грг нул получают грануляцией порошкообразных клеев на чер вячных или дисковых экструдерах [234, с. 18].

Некоторые клеи, например на основе твердых эпоксидны смол и дициандиамида, получают в виде клеящих каранда шей. Для приготовления таких клеев можно использовать ком позицию, состоящую из N-алкилациламинокислот или их солеї со щелочными металлами, полиоксиалкиленов, высокомолеку лярного соединения, растворимого или диспергируемого в во де (поливинилпирролидон, карбоксиметилцеллюлоза и др.), і воды или ее смесей с органическими растворителями [291] Компоненты расплавляют и перемешивают при 70 °С в теченш 1 ч до получения однородной полупрозрачной массы, котораі затвердевает через 10 мин после охлаждения до 20 °С і[235].

В последние годы во многих отраслях промышленности на ходят применение клеи-расплавы. Процесс их изготовленш включает стадии плавления, смешения и гомогенизации, г также охлаждения клея. Клеи-расплавы можно получать дву­мя способами {6, 57]:

смешением компонентов на горячих вальцах с последую­щим расплавлением в экструдере и разливом в формы;

смешением компонентов в смесителе, снабженном рубаш­кой для подогрева и мешалкой, с последующим разливом в формы через нижнее сливное отверстие смесителя.

Первый способ наиболее пригоден для изготовления клеев — расплавов на основе полимеров, температура плавления кото —

.їх выше их температуры деструкции (синтетические и нату — ільньїе каучуки), а также полимеров, содержащих большое >личество наполнителей. В промышленности клеи-расплавы ітовят преимущественно вторым способом.

Основной характеристикой технологических свойств клеев — асплавов является вязкость: по этому показателю их можно азделить на низковязкие (от 0,1 до 10 Па-с), средневязкие ат 10 до 100 Па-с) и высоковязкие (более 100 Па-с). Низ — эвязкие клеи получают плавлением компонентов при 150— 50 °С в плавильных котлах или раздельным плавлением в ре — арвуарах, снабженных мешалками, с последующим дозирова — им расплавов насосами-дозаторами в конечный смеситель, (ля изготовления клеев средней вязкости, содержащих напол — ители, используют смесители с сигмаобразными лопастями, оторые обеспечивают достаточно быстрое плавление и гомо — енизацию. Из серийно выпускаемого оборудования для этих елей можно применять аппараты серии СРШ или СМ [236, 92].

Клеи-расплавы, особенно ненаполненные, можно готовить і смесителе, в котором под обычными лопастями (параллель — 10 им) расположен шнек, способный вращаться в двух на — іравлениях. В процессе смешения шнек возвращает материал шутрь смесителя, что интенсифицирует процесс смешения; три выгрузке клея направление вращения изменяют. На кон — хе шнека расположена обогреваемая головка, через которую зыходит 6—12 жгутов, охлаждаемых водой. Охлажденные жгуты гранулируют. Обогрев камеры смесителя можно осу­ществлять паром, но лучше — маслом [237].

Клеи-расплавы в виде гранул получают следующим образом. В автоклав емкостью 2 л и диаметром 76 мм, снабженный мешалкой, загружают 1 л во­ды, содержащей диспергирующий агент фосфатного типа, и компоненты клея — расплава. Смесь нагревают до 200 °С, перемешивают оо скоростью 1000 об/мин, выдерживают 10 мин, затем охлаждают при перемешивании (200 об/мин). По­сле отделения воды фильтрацией получают гранулы клея-расплава размером 0,5—2 мм [238].

Главные недостатки перечисленных способов получения клеев-расплавов — это сравнительно невысокая производи­тельность, длительное воздействие высоких температур на компоненты клея и сам клей, высокий градиент температур между стенками и центром аппарата, в результате чего появ­ляется опасность термической и термоокислительной деструк­ции компонентов у стенок и местных перегревов в застойных зонах.

Более производительным является периодический способ получения клеев-расплавов. Он заключается в последователь­ном введении компонентов в реакционный аппарат (каждая порция загружается после плавления предыдущей).

При этом в первую очередь загружают компоненты с наи­более высокой температурой плавления.

Более подробно периодический способ производства клеев-расплавов мі но рассмотреть на примере изготовления клея Крус [7, с. 147]. Общая п щадь, занятая под это производство, составляет 305 м2. Оборудование рас ложено на трех этажах. На первом производится дробление смолообразг компонентов в молотковой дробилке, прокаливание наполнителя, а также з трудирование и грануляция клея. На втором этаже установлен смеситель і предварительной гомогенизации массы, на третьем — дозирующие и загруз ные устройства.

Необходимые компоненты подаются в бункеры из подготовительного деления ленточным транспортером или ковшовым элеватором. Из бункеров рез дозирующее устройство компоненты клея в соответствии с рецептурой ; степенно загружаются в предварительно разогретый смеситель периодическс действия типа СГУ-800. Перемешивание производится двумя Z-образными ] торами, вращающимися в противоположных направлениях с различными ловыми скоростями.

Плавление и перемешивание компонентов производится при 140—150 в течение 3—4 ч до получения однородной текучей массы. Готовая смесь пс циями выгружается в сливной бункер через открытую крышку смесителя п опрокидывании его с помощью гидравлической системы.

Из сливного бункера по линии слива клей-расплав поступает в экструд( Для предотвращения охлаждения клея и потери текучести линия слива устрс на по принципу «труба в трубе». Обогрев смесителя, сливного бункера и л нии слива осуществляется паром под давлением 0,5 МПа.

Для экструдирования клея-расплава используют одночервячный экстр дер МЧТ-90 с паровым обогревом. Длина рабочей части червяка 450 мм. Per лирование скорости вращения червяка — ступенчатое. Экструдер оснащен пр борами для измерения температуры в цилиндре и головке.

Экструдирование клея-расплава ведется при 90—ПО °С. Экструдат в ви, жгутов охлаждают в ванне с водой и рубят на гранулы. Производительное всей технологической линии определяется числом экструдеров. При одном эк трудере производительность составляет 200 т/год.

При периодическом способе производства клеев-расплаво компоненты вводят в смеситель при пониженной температур и плавление происходит в основном за счет превращения ме ханической энергии в тепловую і[6, с. 139]. Этот способ отли чается более высокой производительностью, меньшей продол жительностью перемешивания, снижением энергозатрат.

Наибольшей производительностью характеризуются непре рывные процессы производства клеев-расплавов. Процесс про иэводства клеев-расплавов непрерывным способом включає’ операции по подготовке сырья для точного непрерывного до зирования и предварительному смешению компонентов, но ис ключаются стадии загрузки и выгрузки. Клеи получают в ви де гранул или таблеток. Энергозатраты при вторичном (пере; применением) плавлении этого клея уменьшаются [237] В табл. 3.2 представлены сравнительные технико-экономичес­кие показатели непрерывного и периодических процессов по­лучения клеев-расплавов.

Из непрерывных способов получения многокомпонентных клеев-расплавов наиболее перспективным является экструзи­онный. Разработан двухаппаратный метод непрерывного по­лучения клеев-расплавов с использованием двухшнековых экструдеров, длина каждой секции корпуса которых составля­ет «3D. Для дозирования твердых компонентов применяют

ієсовьіє или объемные дозаторы, а для жидкостей — насосы. Иля производства клеев на основе сополимера этилена с ви- -шлацетатом можно использовать экструдер, имеющий отно — ление длины рабочей части к диаметру, равное 12—17. В этом :лучае нагревание и плавление компонентов происходит глав­ным образом за счет диссипации механической энергии.

Исследование смесителей различных типов показало, что минимальная деструкция имеет место в смесителях непрерыв­ного действия (экструдерах), а максимальная-—в периоди­ческих смесителях с малыми сдвиговыми усилиями; периодиче­ские смесители с большими сдвиговыми усилиями занимают промежуточное положение. Замена воздуха инертным газом в смесителях периодического действия приводит к заметному снижению деструкции. Проведение процесса в закрытой сис­теме более эффективно, чем в открытой.

Главным преимуществом смесителей непрерывного типа является то, что клеевая композиция находится в них недол­го. Однако переход от одной композиции к другой легче осу­ществить в периодических смесителях, в связи с чем экономи­чески оправдано применение непрерывных смесителей для по­лучения больших партий одного материала. В то же время непрерывные смесители (в отличие от периодических) не нуж­даются в устройствах для предварительного плавления мате­риала. Непрерывные смесители значительно дороже периоди­ческих, но в них отсутствуют повторные стадии загрузки и вы­грузки материала. Проблема увеличения размеров непрерыв­ных смесителей решается проще, чем периодических [130].

Технологический процесс получения клеев-расплавов на ■основе термоэластопластов отличается от получения клеев — расплавов на основе термопластичных смол [130]. Обычно смешение компонентов таких клеев-расплавов в смесителях при 150—190 °С занимает много времени из-за большого раз­личия в молекулярных массах ингредиентов и высокой вяз­кости каучука при низких скоростях сдвига. Количество энер­гии, расходуемой на смешение, как правило, не зависит от типа смесителя. Чистая затрата энергии на смешение почти

эквивалентна расходу тепла на’ нагревание композиции, температуры переработки. Ддя уменьшения деструкции кл евых композиций при их при/отовлении имеется несколько п тей: проведение процесса в7 атмосфере азота, снижение ei температуры и продолжи’рёльности, использование высокой, чественных стабилизаторов и др. Наиболее приемлемым явл; ется первый способ.