13.3.2. Оборудование для диспергирования пигментов.

В лакокрасочной промышленности краски являются наиболее многотоннажной продукцией. Краски представляют собой тонкодисперсные суспензии пигментов и наполнителей в пленкообразующих веществах или их растворах.

Получение красок (эмалей) состоит из следующих стадий:

1) изготовление пигментной пасты, заключающейся в диспергировании пигментов в некоторой части лака (жидкой фазе краски);

2) составление краски - смешение пигментной пасты или нескольких паст с остальной частью лака;

3) колеровка эмали (краски) - подгонка цвета краски к эталону;

4) получение требуемой вязкости эмали путем добавки резервируемой части растворителя;

5) очистка краски от крупных частиц пигмента;

6) фасовка краски.

Основной стадией получения красок является диспергирование пигментов в пленкообразующих веществах или их растворах. Цель этой стадии - получение агрегативно-устойчивой системы, которая может я не обладать кинетической стабильностью, так как для красок допустимо при длительном хранении образование легко размешиваемого осадка.

Выбор оборудования для диспергирования требует знания особенностей процесса и свойств обрабатываемых веществ. Рассмотрим коротко особенности стадии диспергирования.

Известно, что пигменты состоят из первичных частиц - кристаллов и их сростков. Размеры кристаллов во много раз меньше, чем допускаемые размеры частиц в красках. Одной из задач диспергирования является разрушение сростков кристаллов. Кроме того, при диспергировании удаляется с поверхности кристаллов газ и вода, достигается агрегативная устойчивость системы. Эта устойчивость достигается с помощью внешнего воздействия на порошкообразные пигменты, и что особенно важно, в среде пленкообразующих веществ.

Таким образом, при диспергировании протекают следующие процессы; а) разрушение агрегатов пигментов в пленкообразующих веществах за счет внешнего воздействия; б) смачивание частиц с вытеснением адсорбированных газов и воды; в) стабилизация системы.

Эти процессы реализуются в аппаратах, называемых диспергаторами. Диспергаторы условно делят на две группы: 1) со свободно движущимися рабочими телами; 2) с жестко закрепленными рабочими телами.

Выбор типа диспергатора зависит от вязкости обрабатываемых систем. Раньше в качестве диспергаторов использовали измельчители: жерновые мельницы, валковые машины, а позднее стали применять шаровые мельницы. Только в середине 20-го века стали создавать оборудование специально для диспергирования пигментов: бисерные мельницы, атриторы (шаровые мельницы с лопастными мешалками), фрикционные вальцы, дисковые диспергаторы, червячные смесители и т.д. Рассмотрим некоторые конструкции диспергаторов.

На рис. 13.6 показана бисерная машина, которая является широко распространенным диспергатором в производстве красок.

Эта машина непрерывного действия заполнена на 50-60% рабочими телами (песок, стеклянный бисер). Внутри корпуса 2 вращаются диски 4 с большой скоростью (500-1500 об/мин). При работе машины смесь бисера с пастой центробежными силами отбрасывается вдоль диска к стенкам корпуса, а затем попадает в циркулирующий между дисками поток.

Диспергатор работает следующим образом. Исходные компоненты из загрузочного бункера 1 поступают в клиновидный зазор между первым и вторым валком, вращающимися друг другу навстречу. Паста диспергируется и затем попадает на дальнейшую переработку в зазор между вторым и третьим валком. После обработки паста с третьего валка снимается ножом 3.