Производство красок

Введение

Краски - однородные суспензии пигментов  в плёнкообразующих веществах (связующих). Краски применяются для окрашивания  металла, дерева, керамики, пластмасс, бетона и т. д., а также в художественных и др. целях. Кроме главных компонентов, определяющих основные свойства, назначение и использование красок, они могут  содержать растворители, наполнители, пластификаторы, сиккативы и др. добавки. Краски наносятся на поверхность  тонкими слоями кистью, валиком или  краскораспылителем (пульверизатором), образуя при высыхании непрозрачные плёночные или пористые покрытия, защищающие окрашиваемую поверхность  от внешних воздействий (света, влаги, химических реагентов) и придающие  ей красивый внешний вид.

В зависимости от типа связующего (в качестве которого используются главным образом водные растворы и дисперсии полимеров, жидкое стекло, олифы и лаки) краски делятся на клеевые, водоэмульсионные, силикатные, масляные и эмалевые (последние часто называют просто эмалями).

В особую группу выделены порошковые краски - смесь сухих порошкообразных  компонентов (как правило, синтетических  смол в качестве связующего, наполнителей и пигментов), предназначенные для  получения покрытий с одновременным  или последующим оплавлением. По сравнению с обычными (жидкими) красками они более экономичны, менее токсичны, к тому же удобны для хранения и транспортировки; наносятся главным образом на термостойкие материалы - металлы, керамику, стекло и бетон.

Краски почти всех видов в  широком ассортименте выпускаются  промышленностью. На упаковке указываются  назначение краски, расход на 1 м2 поверхности при однослойном и двухслойном покрытии, срок годности, время высыхания покрытий и т. д. Особое внимание следует обращать на дату изготовления, т. к. краска после истечения срока годности теряет некоторые свои свойства. Приобретать краску впрок не рекомендуется.

Приводимая на упаковке система  обозначений, разработанная для  всех видов лакокрасочных материалов и состоящая для красок из 5 групп  знаков, позволяет определить основные характеристики данного материала.

• Первая группа знаков определяет вид лакокрасочного материала - краска, эмаль, лак; при этом, если в него входит лишь один пигмент, вместо слова "краска" указывается наименование этого пигмента: сурик, белила цинковые, охра и др.
• Вторая группа знаков содержит индекс из двух букв, характеризующий плёнкообразующее вещество. Индексом МА обозначаются краски на олифах из растительных масел; ГФ - глифталевые; ПФ - пентафталевые; НЦ - нитроцеллюлозные; КО - кремнийорганические; МЧ - мочевино-формальдегидные; МЛ - меламино-формальдегидные; ВДВА - поливинилацетатные; ВС - на основе сополимеров винилацетата; БТ - битумные; АК - на основе полиакрилатов; УР - на основе полиуретанов; МС - масляные алкидно-стирольные; АУ - алкидно-уретановые; ПЭ - полиэфирные; КФ - канифольные; ФЛ - фенольные; ЭП - эпоксидные; ХВ - поливинилхлоридные и перхлорвиниловые и др. Для водоэмульсионных красок перед второй группой знаков (обозначающих сокращённое наименование материала по химическому составу) ставится буква "Э". Вторая и третья группы знаков разделяются между собой чёрточкой.
• Третья группа - цифровая: 1 указывает, что лакокрасочный материал образует атмосферостойкое покрытие и пригоден для наружных работ; 2 - материалы ограниченно атмосферостойкие, пригодные для внутренних работ; 3 - консервационные; 4 - водостойкие; 5 - специальные; 6 - маслобензиностойкие; 7 - стойкие к различным средам; 8 - термостойкие; 9 - электроизоляционные; 0 - материалы, применяемые в качестве грунтовки; 00 - в качестве шпатлёвки. Для масляных густотёртых красок перед третьей группой ставится 0.
• Четвёртую группу образует порядковый номер, присвоенный данному окрасочному составу. У масляных красок вместо порядкового номера ставится цифра, определяющая наименование олифы, на которой изготовлена краска: 1 - натуральная; 2 - Оксоль; 3 - глифталевая; 4 - пентафталевая; 5 - комбинированная.
• Пятая группа - прямое название цвета материала: голубой, синий, белый и т. д.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

«Блок-схема» производства красок.

 

заливка в дежу воды

 

включение диссольвера на минимальных оборотах

 

фасовка в потребительскую тару

диспергирование раствора в течение  определенного времени

загрузка сухих компонентов (диоксида титана и мела)

загрузка остальных компонентов  в определенной последовательности при регламентированных оборотах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схематично завод представлен на рисунке (вид сверху):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Процесс производства красок.

Для достижения необходимой степени перетира специалистами ВГАСА (Воронежской государственной строительной академии) разработана комбинированная фреза, совмещающая в себе достоинства практически всех "мешалок". На фотографии видно, насколько сложную форму она имеет. Форма фрезы может быть

.

Рис.1 Фреза

Загрузка жидкостных компонентов  может осуществляться следующими действиями (в зависимости от выбранного комплекта):

• вручную заранее отмеренными дозами;
• вручную, контролируя массу по дисплею весовой платформы;
• автоматически, используя систему подачи жидкостных компонентов.

Система подачи жидкостных компонентов  работает следующим образом - в каждой емкости создается давление с  помощью компрессора. При открытии крана выбранного компонента, он, под  действием сжатого воздуха вытесняется  в дежу. Количество контролируется по дисплею весовой платформы.

         

       Рис.2 Система подачи жидкостных компонентов                             Рис.3 Компрессор

       

                    

                Рис.4 Каналы подачи компонентов           Рис.5 Емкости с компонентами

Сухие компоненты подаются в дежу вручную в количестве, регламентированном технологической картой на приготовляемый материал. В разработке находится система подачи сухих компонентов с помощью шнековых питателей. В дальнейшем также будет реализована система компьютерного контроля подачи сухих материалов.

Скоростной режим работы диссольвера изменяется двумя путями:

• плавно с помощью частного инвертора (частотного преобразователя);
• ступенчато с помощью многоскоростного электродвигателя.

Предпочтительным является плавное  регулирование скорости вращения, так  легче добиться оптимального режима смешивания и диспергирования.

Для грунтовок, клеев и других материалов, в состав которых не входят сухие  компоненты (т.е. не требуется перетир), плавное или ступенчатое регулирование не имеет решающего значения.

Фасовка материала происходит точно  также, как и подача жидкостных компонентов - на весовую платформу устанавливается тара, открывается кран и материал подается под давлением сжатого воздуха. Контроль над массой происходит или "на глазок", или с помощью дисплея электронной весовой платформы (в зависимости от выбранной комплектации фасовочного аппарата).

Технология изготовления водно-дисперсионных красок.

Для производства водно-дисперсионных  красок желательно использовать дисольвер-смеситель, который бы при необходимости мог перемешивать легкосовмещающиеся друг с другом компоненты рамной (якорной) мешалкой и одновременно диспергировать сыпучие компоненты краски (пигменты и наполнители) фрезерной мешалкой, расположенной эксцентрично по отношению к центральному валу рамной (якорной) мешалки. Как правило, перемешивание рамной (якорной) мешалкой осуществляется при малых оборотах (60—120 об/мин), диспергирование же сыпучих компонентов на фрезе производится при скорости вращения вала 1000—1200 об/мин. В случае отсутствия указанного выше многоцелевого дисольвера-смесителя для производства вводно-дисперсионных красок можно использовать дисольвер с центральным валом с фрезой без рамной мешалки. Расчет параметров дисольвера с центральным валом, обеспечивающего эффективный процесс диспергирования прилагается.

Поскольку вводно-дисперсионные краски являются агрессивной средой с показателем  рН от 8 до 10 и выше, при производстве красок желательно использовать все емкостное оборудование выполненным из нержавеющей стали или глазурованным внутри, а коммуникации-трубопроводы — из нержавеющей стали.

Для перекачивания готовой краски и дисперсии по трубопроводам  на линии производства водно-дисперсионных  красок необходимо использовать только шнековые насосы, поскольку центробежные и шестеренные (как самые распространенные в лакокрасочной промышленности) разрушают дисперсию и приводят к потере свойств краски. Давление, создаваемое шнековым насосом, может колебатьтся в пределах 3—8 атмосфер в зависимости от диаметра трубопровода. В случае если диаметр трубопровода составляет 89—102 мм, ориентировочная мощность шнекового насоса может быть 5—8 атм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Стадии приготовления  краски

1. В дисольвер загружают расчетное количество питьевой воды (ГОСТ 2874), затем включают рамну мешалку (или дисольвер с фрезой) и добавляют рецептурное количество полифосфата натрия и перемешивают мешалкой (или фрезой) до полного растворения полифосфата натрия (около 1—1,5 час).

В промышленности часто используют заранее приготовленный раствор  полифосфата натрия, для чего в  отдельную емкость (с рамной или  якорной мешалкой со скоростью вращения 60—120 об/мин), желательно оборудованной рубашкой с подогревом, заливают 10—12% рецептурного количества воды, добавляют рецептурное количество сухого полифосфата натрия и проводят процесс его растворения при температуре 30—40 °С и вращающейся мешалке от 30 мин до 1 часа в зависимости от состояния полифосфата натрия: если он находится в виде порошка — то до 30 мин., если в виде кусков или крупных гранул — до 1 часа.

При отсутствии подогрева в «рубашке»  процесс растворения удлиняется, но контроль за полнотой растворения полифосфата натрия должен осуществляться всегда при каждом изготовлении раствора.

После полного растворения полифосфата  натрия в смеситель очень тонкой сыпучей струей засыпают Целлосайз QP 52000H (для примера: в промышленных условиях 24 кг Целлосайза засыпают в течение 15—20 мин.). В случае быстрого введения Целлосайза в смеситель могут возникнуть проблемы, связанные с образованием комков, которые потом будет трудно разрушить в пасте и таким образом гомогенизировать раствор.

После введения рецептурного количества Целлосайза и его полного растворения (контроль осуществляется посредством налива раствора в стеклянную пластинку на наличие крупинок нерастворенного Целлосайза) в смеситель при малых оборотах (60—120 об/мин) добавляют последовательно:

• Аддитол XW 330 — пеногаситель;
• Аддитол VXW 6392;
• Довисил;
• Дованол DPnB;
• Пропиленгликоль.

После добавления последнего компонента смесь перемешивают в течение 10 мин.

2. При постоянно работающем дисольвере (вал с фрезой, скорость вращения вала 1000—1200 об/мин) последовательно загружают:

• Двуокись титана рутильной формы
• Омиакарб 5 КА
• Омиакарб 2 КА

Двуокись титана рекомендуется  использовать импортного производства (например, Тронокс CR 828 или Кронос 2190), поскольку отечественная (сумская или крымская) придает краске желтовато-сероватый оттенок. Если к белизне краски не предъявляются повышенные требования, то можно использовать отечественную двуокись титана марки Р-02 (лучше применять отечественную двуокись титана с повышенной белизной марки CR-03 производства Крымского завода «Титан» г. Армянск).

В случае использования двуокиси титана в резинокортных или синтетических контейнерах ее загрузку в дисольвер следует ввести медленно для лучшего ее введения в композицию.

Продолжительность диспергирования  пасты в смесителе после введения последнего компонента должна составлять не менее 40 мин. Паста должна быть однородной, без комков и посторонних включений.

Дисперсию DL 420 добавляют в готовую продиспергированную пасту при перемешивании рамной (якорной) мешалкой. Время совмещения дисперсии с пастой 10—15 мин.

В случае наличия диспергирующего оборудования только в виде дисольвера (без рамной или якорной мешалки) совмещение дисперсии с пастой осуществлять при работающей фрезе не более 10—15 мин., не допуская при этом разогрева краски выше 40 °С.

После этого готовую краску при  необходимости фильтруют и фасуют в полимерную тару. Хранить краску надо только при температуре окружающего  воздуха выше 2 °С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рецептура

Краска интерьерная ВД на акрил-стирольной дисперсии DL 420

1. Вода питьевая ГОСТ 2874 37,70
2. Целлосайз QP 52000H Германия, ф.Дау 0,40
3. Натрия полифосфат ГОСТ 20291 0,10
4. Аддитол XW 330 Германия, ф.Салютия 0,40
5. Аддитол VXW 6392 Германия, ф.Салютия 0,40
6. Довисил Германия, ф.Дау 0,40
7. Дованол DPnB Германия, ф.Дау 0,48
8. Пропиленгликоль Германия, ф.Дау 0,12
9. Двуокись титана импорт. Ф.Тронокс, м.CR-828 2,00
10. Омиакарб 2 КА Турция, ф.Омиа 26,90
11. Омиакарб 5 КА Турция, ф.Омиа 23,10
12. Дисперсия DL 420 Германия, ф.Дау 8,00

ИТОГО 100,00