Пигментирование

Категория:
Целлюлозные лаки


Пигментирование

Жерновые краскотерки

Действие жерновых краскотерок основано на принципе помола, при котором размалываемое вещество измельчается между двумя горизонтальными перетирающими плоскостями, из которых одна неподвижна (статор), а вторая вращается (ротор). Измельчение различают сухое и мокрое. Жерновые краскотерки весьма распространены; лакокрасочная промышленность является только небольшой областью их применения, причем они используются в ней только для мокрого измельчения.

Раньше жерновые краскотерки широко применялись в производстве эмалей, но за последние два десятилетия их применение сокращается, так как непрерывное увеличение выпуска продукции заставляет уделять большое внимание производительности машин, принцип же действия жерновых краскотерок не обеспечивает соответствующей производительности. Производительность даже крупных моделей жерновых краскотерок значительно ниже требуемой современным производством эмалей.

Наряду с этим недостатком жерновые краскотерки обладают и рядом преимуществ. Так, работа на этих краскотерках и их чистка весьма просты, а обслуживание не вызывает затруднений. Воронка, через которую загружается краскотерка, заполняется очень легко, и перетир происходит без всякого надзора за краскотеркой. Закрытая конструкция этих краскотерок обеспечивает незначительную потерю летучих составных частей перетираемого материала. При правильном их обслуживании перетир получается вполне удовлетворительного качества.

Поэтому жерновые краскотерки в настоящее время охотно применяются и прежде всего для изготовления небольших количеств специальных эмалей. Применению этих краскотерок способствует и их низкая стоимость.

Конструкция и производительность жерновых краскотерок определяются: 1) природой материала статора и ротора, 2) способом подачи и путем прохождения перетираемого продукта, 3) числом оборотов ротора и 4) давлением ротора на статор.

Материал размалывающих дисков должен обладать высокими механическими свойствами не только с целью уменьшения их износа, но и для того, чтобы в перетираемый материал не попадало много частиц, отделившихся от дисков. В большинстве случаев для изготовления статора и ротора применяют твердый фарфор, гранит, карборунд, порфир и закаленный чугун. Выбор материала для дисков зависит от требуемой химической и механической их прочности. Закаленный чугун может, например, вызвать изменение цвета эмали. При изготовлении целлюлозных эмалей следует предпочесть диски из материалов минерального происхождения. Фирмы, поставляющие жерновые краскотерки, изготовляют диски из любых материалов.

Скорость вращения ротора колеблется в пределах 60— 120 об/мин.

Особая конструкция подачи перетираемого материала позволяет заметно увеличить производительность краскотерки. Жерновые краскотерки Vereinigte Werke Bender u. Mayer K.G. (Вормс) имеют на нижнем перетирающем диске насадку, которая обусловливает более энергичную подачу перетираемого материала в зазор между дисками. Обусловленное этим приспособлением повышение производительности достигает 50%.

В эти же краскотерки вмонтировано приспособление для измерения установленной степени перетира. С этой целью над установочным винтом помещается прибор для точных измерений, который показывает в сотых долях миллиметра величину зазора между дисками. Это приспособление обеспечивает равномерность диспергирования пигмента, что имеет особое значение в случае нескольких загрузок одного продукта.

Фирма Otto Schifferdecker (Вормс) изготовляет спаренные жерновые краскотерки, которые состоят из двух краскотерок с общим приводом. Эта конструкция не только обеспечивает лучшее использование энергии мотора, но и позволяет одновременно перетирать две эмали с различными пигментами.

Величина загрузочной воронки выбирается применительно к производительности краскотерки. Для жерновых краскотерок фирмы Wormatia существует следующая зависимость:

Из этих данных видно, что крупные модели жерновых краскотерок обладают значительной производительностью.

Жерновые краскотерки изготовляются и другими заводами, например Draiswerke G. m. b. Н. (Маннгейм-Вальдгоф), Gu-stav Spangenberg (Маннгейм) и Itterlein (Ганновер).

Жерновые краскотерки с большим числом оборотов впервые были созданы фирмой Morehouse Industries в Лос-Анжелосе (США). Позднее такие же модели, но несколько измененные и улучшенные, были созданы другими фирмами, например Fryma G. m. b. И. (Рейнфельден). Эти новые машины делают 3000 и более оборотов в минуту. Легко заменяемые размалывающие карборундовые диски изготовляются из зерна любой степени дисперсности. В этих краскотерках перетираемый материал проходит такой же путь, как и в обычных краскотерках: он загружается сверху в воронку и из нее самотеком поступает в зазор между перетирающими дисками. Для пастообразных материалов имеется приспособление, которое подает перетираемый материал в зазор между дисками под давлением.

У таких быстроходных краскотерок производительность естественно может достигнуть исключительной величины. Для лабораторных моделей производительность 50—80 л!час является обычной; производительность же больших моделей достигает 500 л!час. Жидкий материал проходит через краскотерку еще быстрее. Возможность применения этих краскотерок для изготовления эмалей с большим содержанием летучих растворителей ограничена, так как, несмотря на наличие хорошего охлаждения, все же в некоторых случаях не удается избежать местных перегревов. Все же на этих краскотерках можно перетирать ни-троцеллюлозные эмали с большим содержанием других составных частей, например алкидных смол, модифицированных маслом. Во всяком случае эти краскотерки дают возможность достичь большой производительности на небольших площадях, причем при правильном выборе материала перетирающих дисков и правильном обслуживании краскотерки можно получить в большинстве случаев хороший перетир.

Шаровые мельницы

Действие шаровой мельницы заключается в измельчении загруженного в закрытый барабан материала перекатывающимися внутри барабана шарами. У шаровых мельниц, как и у жерновых краскотерок, различают модели для сухого и мокрого измельчения.

На производительность шаровой мельницы оказывают влияние материал барабана, отношение длины барабана к его диаметру, материал футеровки барабана, число оборотов барабана, материал и количество шаров, отношение количества измельчаемого материала к количеству шаров и величине барабана.

Теория работы шаровой мельницы в настоящее время еще недостаточно ясна. Приведенные здесь данные относятся преимущественно к сухому измельчению. Конструкции шаровых мельниц и их применение основаны большей частью на практических данных. В последние годы проведено и опубликовано много исследовательских работ о шаровых мельницах, но условия применения шаровых мельниц на практике столь разнообразны, что общие сведения о них все еще остаются . ограниченными.

Выбор материала для барабана зависит от величины шаровой мельницы. Маленькие модели, применяемые для лабораторных целей, изготовляют из фарфора. Барабаны больших моделей изготовляют из стали; они внутри футерованы материалом, который должен быть по возможности более твердым, не истираться и быть химически стойким. Иногда сравнительно большие барабаны изготовляют из керамических материалов; такие барабаны заключают в металлический кожух. В этом случае барабан не нуждается в футеровке. При длительной работе материал таких барабанов истирается перекатывающимися внутри барабана шарами и барабан приходится заменять.

Устройство привода шаровой мельницы зависит от условий предприятия. В одних случаях привод может быть осуществлен от существующей трансмиссии, причем .число оборотов барабана определяется шестеренчатой передачей; в других случаях шаровая мельница имеет индивидуальный привод от отдельного мотора.

Последняя исключает необходимость ручного включения барабана, так как она срабатывает автоматически после пуска мотора. Вследствие наличия такого приспособления пусковой момент мельницы невелик, что имеет особое значение для ее сохранности.

Ниже приводятся данные, характеризующие различные модели шаровых мельниц фирмы Gebr. Netzsch

Эти данные яснее, чем теоретические выводы, показывают зависимость числа оборотов барабана и полноты его заполнения от емкости барабана.

Отношение диаметра барабана к его длине оказывает определенное влияние на производительность шаровой мельницы, хотя достоверных данных по этому вопросу еще нет (см. выше). На npQ-изводительность шаровой мельницы влияет также форма и количество загруженных в барабан шаров. Качество шаров, в частности их удельный вес, а также число оборотов барабана выбирают применительно к вязкости и количеству загруженного в барабан материала. На производительность мельницы влияет также и природа пигмента.

Шары во время работы мельницы подвергаются сильному износу. Хотя их изготовляют только из твердых материалов, например твердого фарфора, стеатита, кремня, кварца и т. д., все же после работы в течение ряда месяцев они сильно уменьшаются и наконец становятся совсем непригодными. Шары делают круглыми или яйцеобразными.

Футеровку барабана и шары делают из одного и того же материала. Стальные барабаны для лакокрасочной промышленности непригодны.

Шаровые мельницы обеспечивают хорошее использование энергии и представляют собой рациональные и простые аппараты для измельчения. Они не нуждаются в особом уходе. Перетир в шаровой мельнице продолжается 24—72 часа. Наиболее энергичное измельчение происходит в первые часы работы мельницы и постепенно ослабевает. Поэтому в большинстве случаев не имеет существенного значения, продолжается ли перетир 72 или 96 часов. Перетираемый материал хорошо защищен от местных нагревов. Несмотря на это, при перетире нитроэмалей наблюдается разложение нитроцеллюлозы, по-видимому, из-за местного нагревания, вызываемого ударами шаров. Подробных исследований о причинах и размерах этого явления еще нет. Во всяком случае рекомендуется при производстве нитроэмалей перетир пигмента производить по возможности с пластификатором и уже потом добавлять раствор нитроцеллюлозы. Практически в большинстве случаев так и поступают.

Недостаток шаровых мельниц—трудность перехода от одного пигмента к другому. Переход после белой пасты на цветные не составляет трудностей, обратный же переход, естественно, значительно труднее.

Кроме названной выше фирмы Gebr. Netzsch (Сельбе, Бавария) шаровые мельницы изготовляют также Draiswerke G. m.b , Н. (Маннгейм-Вальдгоф), Joseph Vogele (Маннгейм), Gustav Span-genberg (Маннгейм).

Валковые краскотерки

Валковые краскотерки являются позднейшим достижением лакокрасочной техники. На валковых краскотерках перетираемый материал не раздавливается между дисками, как это происходит в жерновых краскотерках, а измельчается между валками, а иногда между валком и брусом.

Валковые краскотерки делят на одновалковые и многовалковые.

В одновалковых краскотерках перетираемый материал подается через воронку, расположенную над валком. При вращении валка перетираемый материал продавливается между валком и брусом. Длина бруса равна длине валка. Давление, которое брус производит на валок, определяет производительность краскотерки и степень перетира. Под конец перетираемый материал снимается с валка ножом и стекает в приготовленный сосуд. Некоторые одновалковые краскотерки Имеют по два бруса.

Совершенно очевидно, что производительность этих машин и качество получаемой с них продукции зависит от ряда факторов.

Валок вращается со скоростью 80 об/мин. Для повышения силы трения валок конструируется таким образом, что кроме вращения он совершает регулярное поступательно-возвратное горизонтальное движение. В последние годы сначала в США, а затем и в Германии появились одновалковые машины с гидравлическим прижимом бруса. Необходимо еще указать, что при перетире жидких материалов на одновалковых и многовалковых краскотерках имеют значение: 1) сила давления бруса на валок, 2) сила, с которой снимается давление бруса на валок, и 3) давление боковых уплотняющих частей.

Эти величины можно изменять передвигая соответствующие части машин ручными штурвалами. Затягивание штурвала повышает давление бруса, а освобождение соответственно уменьшает давление. Штурвал можно затягивать настолько, насколько позволяет сила руки. Такое управление не давало возможности ни точно измерить давление, ни установить его одинаковым на обоих концах бруса. Точно так же при этом не поддается контролю и производится на глаз подъем бруса и установка определенного и одинакового с обеих сторон зазора между брусом и валком. Боковое уплотняющее давление регулируется также на глаз.

Такая недостаточно механизированная конструкция все же давала возможность в течение десятилетий изготовлять отличные эмали с исключительно тонко диспергированными пигментами.

Совершенно новая точка зрения на этот процесс возникла в связи с введением гидравлической системы прижима бруса к валку.

С изобретением гидравлической системы прижим бруса осуществляется не винтом и штурвалом и не отдельно на каждом конце бруса, а жидкостью, которая прижимает брус к валку одновременно и с одинаковой силой по всей его длине.

Сжатие жидкости в гидравлической системе может производиться: 1) штурвалом или 2) насосом с электромотором.

Первая система называется полугидравлической или ручной-гидравлической, а вторая — гидравлической.

В первом случае боковое уплотняющее давление может регулироваться или не регулироваться гидравликой, но в этом случае сила руки все же используется для сжатия жидкости, создающей гидравлическое давление. Во втором случае эту работу выполняет насос с мотором, которые обеспечивают также такое снятие давления, что можно установить любой измеряемый зазор между брусом 186 и валком. В этом случае можно изменять давление жидкости действием вентиля и применять силу нет надобности.

Преимущества и недостатки различных систем машин были предметом многочисленных дискуссий; излагать здесь эти дискуссии нет надобности.

Гидравлическими системами снабжают также и многовалковые машины.

Гидравлические одновалковые машины изготовляются фирмами Draiswerke (Маннгейм) и Gustav Spangenberg (Маннгейм).

Валок этой машины изготовлен из закаленного чугуна. Тепло, выделяющееся вследствие трения валка о сильно прижатый брус (до 80 ати), отводится водой, протекающей через валок. Модели фирмы Draiswerke изготовляются пяти типов. Самая маленькая модель — лабораторная — приводится в движение мотором мощностью 1,6 л. е., ее воронка имеет емкость 4 л, а длина валка всего 15 см. Самая большая модель имеет вал длиной 80 см, воронку емкостью 150 л и приводится в движение мотором 10—15 л. с.

Новая гидравлическая одновалковая с одним штурвалом краскотерка под названием «особый класс Hydromat» фирмы G. Spangenberg (Маннгейм) представляет собою автоматически работающую одновалковую машину с системой гидравлики, работающей от мотора, и новым агрегатом для регулирования давления. У этих машин всей работой бруса управляет система гидравлики.

Краскотерка «Hydrozentra» той же фирмы представляет собою также одновалковую краскотерку ручного-гидравлического типа с управлением одним штурвалом. Эта краскотерка, в противоположность описанным выше, снабжена так называемой ручной гидравликой, т. е. прижим бруса к валку и съем давления производятся гидравлическим давлением, создаваемым вручную; вручную производится также и ее регулирование.

Новый тип одновалковой краскотерки выпущен также фирмой ‘tterlein (Ганновер). Эта машина—Perfecta—работает без гидравлики; максимальное постоянное давление бруса этой машины устанавливается точным приспособлением. Управление прижимом бруса к валку и воронке централизовано. Вследствие применения двойного бруса новой конструкции за один проход происходил двукратный перетир материала.

Эта же фирма изготовляет перетирочный брус Syntex из специальной пластмассы. Применение перетирочного бруса из пластмассы устраняет опасность искрообразования, что имеет существенное значение в про*-изводстве нитроэмалей. Износ валка в этом случае едва ли больше, чем при металлическом брусе.

Для перетира небольших количеств эмали может быть использована лабораторная одновалковая краскотерка «Liliput» фирмы Gustav Spangenberg (Маннгейм). Конструкция, воронки у этой краскотерки такая же, как и*у больших одновалковых высо копроизводительных краскотерок этой фирмы. Краскотерка «Liliput» является лабораторной моделью, пригодной для перетира от 50 до 500 г.

Производительность одновалковых краскотерок очень велика. Эти машины применяются также для размешивания, перетира и измельчения самых различных материалов, а в лакокрасочной промышленности в первую очередь как аппараты для очистки или фильтрации эмалей. Для тонкого перетира эмалевых красок применяют многовалковые машины; после многовалковых машин перетираемый материал пропускают через одновалковую краскотерку, брус которой задерживает все загрязнения и грубые частицы. Таким образом,одновалковая краскотерка как бы выполняет роль сита.

Многовалковые краскотерки служат для тонкого перетира, и в новых предприятиях для производства эмалей они являются основными аппаратами. На этих краскотерках частицы пигмента растираются и раздавливаются валками, вращающимися в противоположные стороны и с различными скоростями; при этом происходит также перемешивание и смачивание перетираемого материала. Перетираемый материал подается на эти краскотерки сверху, проходит перетирающие области между валками и, наконец, по фартуку стекает в подставленный сосуд.

Системы многовалковых краскотерок создают большие возможности, так как изменением их конструкции можно получить различные модели. Эффективность работы краскотерки зависит, кроме числа и длины валков, главным образом от числа оборотов валков, давления между валками и управления движением машины. Система водяного охлаждения предупреждает нагревание перетираемого материала.

Валки готовят в основном из специальной стали. Неровности и царапины, образующиеся вследствие случайного попадания твердых посторонних частиц, в большинстве случаев легко зашлифовываются. Иногда многовалковые машины имеют порфировые валки. Порфировые валки обладают большим сцеплением с перетираемым материалом и поэтому скорее пропускают его через краскотерку. При покупке краскотерки следует, наряду с этим достоинством, учитывать и недостаток порфировых валков, заключающийся в их меньшей механической прочности.

Рис. 18. Многовалковая краскотерочная машина.

Надежными моделями многовалковых краскотерок оказались:
1. Farbmeister—быстроходная двускоростная трехвалковая краскотерка (Spangenberg);
2. Hydro-Farbmeister—гидравлическая, трехвалковая краскотерка, работающая по тому же принципу, что и гидравлическая одновалковая машина (Spangenberg);
3. Titan—хорошая трехвалковая краскотерка в различном исполнении (Spangenberg);
4. Быстроходная трехвалковая краскотерка (Draiswerke G. ш. b. Н.);
5. Трехвалковая краскотерка Super 800, 400 и 500 (Joseph Vogele);
6. Двувалковая краскотерка (Vogele);
7. Многовалковые краскотерки фирм Herrmann Bauermeister (Гамбург-Альтона) и F. В. Lehmann G. m. b. Н. (Аален-Вюр-тенберг).

Трехвалковые краскотерки изготовляют и небольшой производительности.

Конструкции многовалковых машин достигли высокой степени развития. Некоторые типы краскотерок снабжены большим числом переключений скоростей, вследствие чего их легко приспособить к консистенции перетираемого материала.

Более подробные данные о краскотерках здесь не приводятся, так как фирмы, поставляющие краскотерки, издают исчерпывающие проспекты со всеми необходимыми данными. Более подробные сведения о краскотерках имеются также и в специальной литературе.

Прочие машины для диспергирования

К комбинированным аппаратам для размешивания относится ряд аппаратов,- приведенных выше в разделе «Растворение», например перетирающий мешатель Standard фирмы Lenart, мешатель Pentax и аппараты фирмы Kotthoff. Комбинированное действие этих машин основано на том, что процесс растворения осуществляется в результате большого числа оборотов машины и воздействия добавочных сил.

К другим машинам такого рода можно отнести Ultra-Emul-sor (A. Mannesmann, Ремшейд), быстродействующие мешатели Friedr. Uhde (Дортмунд), Hermann Sohn (Дюссельдорф) и некоторых других фирм. Дополнительное измельчение в аппарате Ultra-Emulsor обеспечивается ротором, вмонтированным в установленный сосуд. Число оборотов ротора достигает 3000—-6000 в мин. Перетираемый материал подвергается при этом беспорядочному вихревому движению, истиранию, ударным и разрывным усилиям, в результате чего при этом происходит одно* временно и измельчение пигмента. Эти аппараты изготовляются с охлаждением и обогревом. Их производительность при непрерывной работе доходит до 2000 кг/час.

Быстродействующий мешатель фирмы Uhde работает по принципу противотока. Его можно рассматривать как комбинацию мешателя, валковой краскотерки, эмульгатора и нагревателя Перемешиваемый материал в результате действия центробежной силы отбрасывается и многократно возвращается в процесс.

Быстродействующий мешатель фирмы П. Sohn работает также с большим числом оборотов и поэтому дает за короткое время сравнительно хорошее диспергирование.

Машины Других фирм могут обладать иными преимуществами. Это относится, например, к машинам фирм Hoesch u. Sohne (Дюрен), Gustav Eirich (Гартгейм-Баден) и др.

Применяя такие комбинированные машины, можно во многих случаях объединить процессы растворения и пигментирования и отказаться от отдельного процесса измельчения пигментов, например на валковой краскотерке. Это осббенно справедливо в тех случаях, когда к дисперсности пигментов не предъявляется особенно высоких требований. Во всяком случае, наиболее правильное использование этих машин может значительно облегчить работу.

Пастообразный материал можно переработать только на немногих из перечисленных выше машин. Для переработки материалов с вязкостью выше 9000 сп целесообразно применять замесочные машины. Существует большое количество конструкций замесочных машин, мощность которых достаточна, чтобы перерабатывать материалы различной консистенции, вплоть до самых густых.

Диспергирующая замесочная машина фирмы Werner u. Pfleiderer (Штуттгарт) может перемешивать очень вязкие смеси. Эта машина первоначально была сконструирована для производства пластических масс.

Замесочные машины или планетарные мешалки фирмы Draiswerke G. ш. b. Н. очень эффективны и надежны в работе.

Модели аахенского завода мешателей и замесочных машин Peter Kuppera снабжены приспособлениями для опрокидывания, охлаждения и обогрева.

Фирма Eichleru. Co. G. ш. b. Н. (Дюссельдорф) разработала так называемый поточный мешатель, пригодный не только для изготовления пластических масс, но и для производства эмалей.

У машин французской фирмыА.ОПег (Клермонт-Ферран) в планетарную мешалку вмонтирована труба, при помощи которой можно через перемешиваемый материал продувать различные газообразные вещества.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум