Лако-красочные материалы — производство

Существует несколько способов введения пигментов в порошко­вые краски:

Сухое смешение;

Смешение (диспергирование) в расплаве; диспергирование в растворе (дисперсии) пленкообразовате­ля с последующей сушкой;

Осаждение полимера из раствора на поверхности частиц пиг­мента;

Осаждение пигмента на поверхности частиц полимера; эмульсионная полимеризация или поликонденсация мономера в присутствии пигмента.

Промышленное применение находят лишь первые два способа.

Способ сухого смешения порошков — один из наи­более простых и доступных. Он используется при получении красок на основе полимеров, представляющих собой высоко­дисперсные порошки. В основном это термопластичные полиме­ры винилового ряда.

Частицы полимера, как правило, значительно больше, чем частицы пигмента: последний как бы «опудривает» полимер. Это обусловливает увеличение сыпучести, уменьшение слежи­вания и комкования системы. Однако пигмент (наполнитель), выступая в роли изолирующей прослойки, мешает слиянию расплавленных частиц при пленкообразовании. Краски, полу­ченные сухим смешением, характеризуются малой степенью наполнения — 3—15% (масс.). Укрывистость их невысокая.

Смешение в расплаве предусматривает смачивание частиц пигмента (наполнителя) олигомером (полимером) до стадии формирования покрытия. Одновременно со смачиванием происходит диспергирование, т. е. разрушение пигментных агре­гатов и равномерное распределение образовавшихся мелких частиц по всему объему лакокрасочной системы. Процесс дис­пергирования в расплаве подчиняется тем же закономерностям, что и диспергирование в растворе (см. гл. 10).

В соответствии с двумя описанными способами введения пигментов (наполнителей) в порошковые краски существуют и два технологических процесса их изготовления. Основной операцией в обоих случаях является диспергирование: дисперги­рование проводят в среде воздуха при низких температурах и в жидкой среде при повышенных температурах.

Технология изготовления порошковых красок сильно отли­чается от производства жидких красок, несмотря на общие принципы, лежащие в их основе. Наибольшие трудности пред­ставляет колеровка цвета и изготовление красок в соответствии с эталоном цвета. При производстве порошковых красок непри­емлем способ одиопигментных паст (или полуфабрикатных эмалей), применяемый при получении цветных жидких лакокра­сочных материалов. Все пигменты и наполнители, а также ос­тальные компоненты краски диспергируют совместно. Это обус­ловливает повышенные требования к качеству исходного сырья и необходимость строгого соблюдения технологических режимов.

Сухое диспергирование. Основными операциями технологи­ческого процесса при способе сухого диспергирования являются: подготовка исходного сырья; смешение (диспергирование); про­сев и упаковка в тару.

Для производства порошковых красок необходимо, чтобы все исходные компоненты были в твердом порошкообразном со­стоянии. Пигменты и наполнители, как известно, являются вы­сокодисперсными порошками. Многие полимеры выпускаются также в виде порошков. Однако они могут выпускаться и в ви­де гранул, чешуек, кусков и даже монолитов. В этих случаях требуется их механическое измельчение. То же относится и к остальным компонентам красок (отвердителям, модификато­рам, стабилизаторам и др.). В отдельных случаях используют добавки, представляющие собой жидкости.

Для получения красок, соответствующих показателям ГОСТ или ТУ, необходимо точное дозирование компонентов. Стабиль­ные системы можно получить лишь в том случае, когда проис­ходит не простое смешение компонентов, а диспергирование, т. е. когда происходит дезагрегация исходных компонентов и об­разуются новые смешанные агрегаты с большой поверхностью контакта между разнородными частицами. Получению таких смесей способствуют близость компонентов по полярности, вы­сокая степень их дисперсности и хороший контакт между части­цами при смешении. При использовании жидких компонентов необходимо создать условия для полного их впитывания части­цами твердых веществ, входящих в композицию.

Эффективность смешения зависит от вида применяемого оборудования. Наиболее часто применяют шаровые мельницы и быстроходные смесители.

Просев — одна из обязательных операций при производстве порошковых красок. При нем из краски удаляются возможные механические примеси и крупные агрегаты частиц. Иногда про­водится и фракционирование по размерам частиц. Наиболее эффективными для просева являются аппараты вибрационного — типа (вибросита).

Упаковка красок в мешки производится на упаковочных ма­шинах автоматического, полуавтоматического или ручного типа. І

Технологический процесс может быть организован по перио­дической или непрерывной схеме.

Рис. 11.1. Технологическая схема периодического процесса производства по­рошковых красок сухим диспергированием:

І — контейнер; 2 — шаровая мельница; 3 — вибросито; 4 — мешок с краской; 5 — весы

Рис. 11.2. Технологическая схема непрерывного процесса производства порош­ковых красок сухим диспергированием:

J — смеситель непрерывного действия; 2 — бункер для сырья; 3 — дозатор; 4 — приемный бункер; 5 — вибросито; 6 — упаковочная машина

На рис. 11.1 представлена технологическая схема периоди­ческого процесса производства порошковых красок сухим дис­пергированием.

Сухие порошкообразные исходные компоненты в необходимых количест­вах отвешиваются в контейнерах 1, с помощью которых происходит транс­портирование сырья и его загрузка в шаровую мельницу 2. Для просева го­товой краски предназначено вибросито 3. Упаковка производится в мешки 4, Установленные на весах 5.

Описанная схема очень проста, но процесс характеризуется низкой производительностью. При больших объемах производ­ства рекомендуется использовать непрерывные схемы, один из вариантов которых представлен на рис. 11.2.

Диспергирование проводится в скоростном смесителе непрерывного дейст­вия 1. В него из бункеров 2 дозаторами 3 непрерывно подаются исходные компоненты. Готовая краска осыпается в приемный бункер 4, просеивается на вибросите 5 и поступает в упаковочную машину 6.

В том случае, когда кроме порошкообразных компонентов В рецептуру краски входят и жидкие (пластификаторы, моди-
10

Пг І— 1

Рис. 11.3. Технологическая схема производства порошковых красок дисперги­рованием в расплаве:

1, 9— смесители с планет арио-шиековой мешалкой; 2— дозатор: 3 — быстроходный смеси­тель; 4 — шиек; 5 — экструдер; 6 — охлаждающее устройство; 7 — молотковая дробилка; 8 — струйная мельница; 10 — магнитный сепаратор; 11 — упаковочная машина

Фикаторы), технологическая схема несколько усложняется. Для равномерного распределения и последующего впитывания жидкостей необходимо приготовить на их основе пигментные пасты. Для этой цели используют шаровые мельницы или вал­ковые машины. Только после этого пигментную пасту смешива­ют с сухими компонентами по описанным выше схемам. Диспергирование в расплаве.

Технологический процесс производства порошковых красок диспергированием в расплаве состоит из следующих основных операций:

Подготовка исходного сырья;

Дозирование и сухое смешение порошкового сырья;

Диспергирование в расплаве;

Охлаждение расплава;

Измельчение и классификация;

Упаковка в тару.

Первая, вторая и последняя операции принципиально не от­личаются от аналогичных операций при сухом диспергировании.

В отличие от жидких пигментированных материалов диспер­гирование компонентов порошковых красок проводится в высо­ковязких средах при повышенных температурах (90—120 °С) в отсутствие растворителя или воды. Вязкая среда, обусловли­вающая повышенные напряжения сдвига, способствует разру­шению агрегатов и стабилизации дисперсий. Однако она же и затрудняет смачивание поверхности частиц. При повышении температуры облегчается образование поверхностных слоев и ускоряется установление адсорбционного равновесия.

Диспергирование проводят в обогреваемых аппаратах экст — рузионного типа. Наиболее широко применяют двухчервячные машины непрерывного действия.

Полученный расплав охлаждают, переводя его в твердое хрупкое состояние, а затем измельчают. Готовая краска очища­ется от механических примесей на магнитном сепараторе и упа­ковывается. На рис. 11.3 приведена технологическая схема производства порошковых красок диспергированием в расплаве.

Исходные порошкообразные компоненты поступают со склада или раз­мольных установок в смесители с плаиетарио-шиековыми мешалками 1. Из них дозаторами 2 компоненты подаются в определенных соотношениях в Быстроходный смеситель 3 для сухого смешения. Полученная однородная смесь поступает в шнек 4, который питает экструдер 5. Из экструдера рас­плав стекает иа охлаждающее устройство 6. Измельчение краски проводится последовательно в молотковой дробилке 7 и струйной мельнице 8. Готовая порошковая краска собирается в смесители с плаиетарио-шиековой мешал­кой 9, откуда она через магнитный сепаратор 10 поступает иа упаковочную машину 11.