Краски порошковые

Способ диспергирования  в расплаве может применяться  при получении порошковых красок из любых композиций и поэтому является универсальным.

При диспергировании  в расплаве чаще всего используются обогреваемые двухвинтовые экструдеры, в которых процесс проводится в непрерывном режиме с большой скоростью, при достаточно высокой вязкости обрабатываемой массы и температуре 100-140С. Развивающиеся в экструдере большие сдвиговые усилия обеспечивают высокое качество диспергирования.

Процесс диспергирования  сухим способом несложен и выгоден  в экономическом отношении, так как при этом очень упрощается аппа- ратурно-технологическая схема на стадии выпуска готовой продукции.

Процесс диспергирования  в расплаве достаточно эффективен, но имеет существенный недостаток: после диспергирования указанным 

способом необходимо проведение трудоемких операций обработки  получаемых сплавов, связанных с их измельчением, поэтому аппаратурное оформление процесса на стадии выпуска готовой продукции значительно усложняется.

Оборудование  для выпуска готовой продукции

Аппаратурное  оформление выпуска готовой продукции  определяется способом диспергирогаиия. При сухом диспергировании эта операция чаще

всего сводится к просеиванию полученных в результате диспергирования сухих тонкодисперсных порошков на виброситах и их затариванию. Необходимость дополнительной обработки порошка после диспергирования возникает очень редко.

При диспергировании  же в расплаве на стадии выпуска обязательно предусматривается охлаждение и измельчение полученного сплава. Охлаждение может проводиться на 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 дробилках, шаровых мельницах и размольном оборудовании других типов.

Иногда сплав  измельчают при глубоком охлаждении (в присутствии хладагентов: жидкого азота или воздуха, твердой двуокиси углерода). 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 измельченного порошка и его затаривание.

Оборудование  для измельчения полимеров (олигомеров)

Полимеры (олигомеры), используемые в производстве порошковых красок, выпускаются в виде крупных  гранул, кусков и даже монолитов, поэтому  их необходимо измельчать. Измельчение - первая операция, с которой начинается технологический процесс производства порошковых красок. Если для изготовления порошковых красок используются полимеры в виде тонкодисперсных порошков (например, полученные эмульсионной полимеризацией, полимеризацией и поликонденсацией в растворителе с последующим осаждением и т.п.) эта операция в технологический процесс не включается.

Для измельчения  чаще всего приценяются центробежные, вибрационные, вихревые, молотковые и некоторые другие мельницы, причем, как указывалось, эластичные полимеры целесообразно измельчать при глубоком охлаждении. После измельчения материал, как правило, просеивается через

 
вибросита.

Оборудование  для смешения исходных компонентов

Операция смешения проводится в том случае, если диспергирование выполняется в расплаве. Наиболее часто диспергирование производится в экструдерах, а для смешения используются смесители с планетарными шнековыми мешалками .

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 шестеренчатых насосов для дозировки используют весовые мерники.[2]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3 Выбор основного технологического оборудования

Аппаратурное  оформление процесса

Одна из возможных  непрерывных технологических схем производства эпоксидной порошковой краски ПЭП-219 (белой) приведена в приложении А и приложении Б.

По этой схеме  приготовление смеси сухих исходных компонентов (двуокиси титана, азросила, олигомера I0I”JI”, поливинилбутираля и дициандиамида) проводится в смесителях I и 2, работающих попеременно; диспергирование - в двухвинтовом экструдере 3; охлаждение расплава после диспергирования - в валковом охлаждающем агрегате, а измельчение - в молотковой 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 электротельферами (бункера и тельферы на схеме не показаны).

Предварительно  измельченный олигомер Э-49П хранится в смесителе 8, в который он подаетсл системой элеватор-шнек (на схеме не показана).

Смеситель 8 по конструкции  аналогичен смесителям I и 2.

Компоненты композиции, поступающей на диспергирование  в обогреваемый паром зкструдер 3, смешиваются в транспортирующем шнеке 7. На этот шнек олигомер Э-49П поступает из смесителя 8 через бункер с рыхлителем 9, а смесь остальных сухих компонентов - из смесителей I и 2 через бункере с рыхлителями 10 и 11. Компоненты композиции 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  предназначенный для охлаждения расплава, имеет Три валка, охлаждаемые  водой. Расплав проходя через  зазоры между валками, раскатывается в листы толщиной I мм и охлаждается. С последнего валке охлажденный расплав срезается ножом, при этом он частично дробится.

Охлажденный и  частично раздробленный сплав подеется из агрегата 4 к ножевой дробилке 5 с помощью ленточного транспортера 18 и элеватора 19, причем перед поступлением в дробилку транспортируемая месса собирается в бункере 20.

 

Для подачи массы  от ножевой дробилки 5 к струйной мельнице 6 в схеме предусмотрен элеватор 21. Промежуточный смеситель 22, установленный перед струйной мельницей, позволяет регулировать скорость подачи измельчаемой массы в мельницу.

Готовая порошковая краска из струйной мельницы транспортируется элеватором 23.

Затаривание краски производится на специальной фасовочной установке 24, на которую она подеется из промежуточного смесителя 25 через магнитный сепаратор 26.[2]

 

Таблица 2 – Ведомость основного технологического оборудования

№ п/п	Наименование  оборудования	Количес-тво, шт.	Техническая характеристика
1	2	3	4
1	Смеситель с планетарно-шнековой мешалкой ПШС - 270	3	Вместительность 270 л, Кз – 0,6, част. вращ. шнека – 0..170, масса – 560 кг
2	Двучервячный экструдер типа ZSK	1	Производительность  2 т/ч
3	Молотковая дробилка СМД-112А	1	Производительность  18 т/ч, частота вращения ротора, об/мин - 1250, Масса дробилки, т , не более   1,5 т
4	Струйная  мельница УСВ-600-15	1	Производительность  5т/ч
5	Барабанный  магнитный сепаратор серии CXJ 100-Ⅲ	1	Производительность  5,5 т/ч
6	Мостовой  кран 86А-ГУ	1	Грузоподъемность 5 т.
7	Тележка самоходная для вывоза готовой продукции  СМЖ-151	1	Грузоподъемность 20 т Скорость  движения 5 км/час

 

2.4 Сырье и полуфабрикаты

Основными компонентами порошковых красок являются: олиго меры (полимеры), пигменты и наполнители, пластификаторы, модификаторы, отвердители и ускорители отверждения, а также различные вспомогательные вещества.

Олигомеры (полимеры) составляют основу порошковых красок. Именно они определяют свойства как самих красок, так и покрытий на их основе. В основном для получения порошковых красок используют твердые олигомеры или полимеры, представляющие собой дисперсные сыпучие порошки или легко образующие их при измельчении. Применяют также твердые пленкообразователи, способные плавиться, т.е. переходить в вязкотекучее состояние. В отдельных случаях используются и жидкие олигомеры, главным образом в качестве добавок-модификаторов.

Пленкообразователи  для порошковых красок должны иметь  определенный комплекс показателей: молекулярная масса в пределах 1500—3000; оптимальное  число функциональных групп; определенные степень кристалличности, температура  стеклования, текучести и плавления; оптимальное поверхностное натяжение, достаточно низкая вязкость расплавов.

Пигменты и  наполнители в порошковых красках  выполняют те же функции, что и  в жидких; придание определенных оптических показателей (цвет, непрозрачность), улучшение защитных свойств, изменения механических, электрических и других свойств покрытий. Пигменты влияют и на основные показатели красок: сыпучесть, склонность к электризации, способность к нанесению на поверхность и т.д.

В порошковых красках, как правило, используют те же пигменты и наполнители, что и в жидких. Однако особыми требованиями к иим можно считать: способность легко диспергироваться в расплаве олигомера (полимера); повышенную термостойкость, т. е. способность выдерживать нагревание в условиях формирования покрытия; инертность по отношению к другим компонентам краски, т. е. неспособность реагировать с компонентами краски при ее изготовлении и хранении, а также активировать их разложение при получении покрытий.

Применяют неорганические и органические пигменты и наполнители. Белые пигменты—это в основном диоксид титана рутильной модификации со специальной обработкой поверхности гидроксидами алюминия и кремния. В качестве хроматических пигментов используют оксид хрома, железо-

оксидные пигменты всех цветов и оттеиков, свинцовые  крона, кадмиевые пигменты, ультрамарин. Широко используются также технический углерод и металлические порошки и пудры. Органические пигменты (фталоциаиииовые, основные и протравные пигментные лаки, некоторые азосоедииеиия и другие) применяют, как правило, в сочетании с неорганическими для улучшения укрывистости покрытия. Из наполнителей применяют барит (бланфикс), тальк, каолин, диоксиды кремния (кварц, кремиезем), молотую слюду.

Общее содержание пигментов и наполнителей в порошковых красках колеблется в широких  пределах: от 5 до 60% (масс.) и зависит  от природы олигомера (полимера), цвета  и назначения краски.

Пластификаторы  регулируют физико-механические свойства покрытий, а также снижают температуру и продолжительность формирования покрытий. Используют жидкие пластификаторы (дибутилфталат, диоктилфталат, гликолевый и пента- эритритовый эфиры синтетических жирных кислот и др.) и твердые (трифенилфосфат, дифенилфталат, р-нафтол, салициловая кислота и др.)* Без применения пластификаторов невозможно получить из порошковых красок покрытия с высокими защитными и декоративными показателями.

Модификаторы  так же, как и пластификаторы, применяют для улучшения свойств порошковых красок и покрытий. Это небольшие добавки полимеров, олигомеров или даже мономеров, отличающихся по типу от основных пленкообразователей.

Отвердители являются необходимым компонентом тер- мопревращаемых порошковых красок на основе эпоксидных, полиэфирных, полиакрилатных, полиуретановых и других олиго- меров. Для активации процесса отверждения часто применяют ускорители в комбинации с отвердителями. Отвердители и ускорители выбирают с учетом вида пленкообразователя.

Например, для  эпоксидных красок применяют различные  цианамиды, ароматические амины, многоосновиые кислоты и их ангидриды, а также ряд других соединений. В качестве ускорителей отверждения используют соли металлов (Zn, Cd, Hg) и карбоновых кислот, комплексы амииов с металлами и другие. Для полиэфирных красок в качестве отвердителей иашли применение миогоосновные кислоты и ангидриды кислот, меламииоформальдегидиые олигомеры, эпоксисоединеиия и другие соединения и олигомеры, содержащие карбоксильные, гидроксильные или эпоксидные группы. Для отверждения полиуретановых красок служат в основном блокированные («скрытые») изо- цианаты.

В краски на основе термопластичных полимеров также  можно вводить структурирующие добавки для получения необратимых покрытий. Например, в полиэтиленовые краски вводят органические пероксиды, серу и различные серосодержащие соединения.

Кроме кратко рассмотренных  выше основных компонентов порошковых красок в них еще вводят вспомогательные  вещества. К ним относятся, например, термостабилизаторы; фотостабилизаторы; добавки, улучшающие сыпучесть порошков и растекание их расплавов, и т.п.[1]

 

Диоксид титана (TiO2)- важнейший пигмент

Чистый диоксид  титана (TiO2) - это бесцветное твердое  кристаллическое вещество. Несмотря на бесцветность, в больших количествах  диоксид титана чрезвычайно эффективный  белый пигмент, если он хорошо очищен. TiO2 практически не поглощает никакого падающего света в видимой  области спектра.

Свет или передается, или преломляется через кристалл или же отражается на поверхностях. TiO2 - это стабильное (самый стабильное из всех известных белых пигментов), нелетучее, нерастворимое в кислотах, щелочах и растворах при нормальных условиях вещество. Диоксид титана отличается высокой реакционной  устойчивостью к различным соединениям, в том числе и к токсичным, содержащимся в воздушной среде. Из-за своей инертности, диоксид  титана не токсичен и, в общем, считается  очень безопасным веществом. Он может  контактировать с продуктами в упаковке, а в определенных концентрациях  его можно использовать и как пищевой краситель.