Технология изготовления лакокрасочных покрытий

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Волжский политехнический  институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования  «Волгоградский государственный технический  университет»

(ВПИ (филиал) ВолгГТУ)

 

 

 

 

 

Практическая работа

на тему: «Технология изготовления лакокрасочных покрытий».

 

 

 

 

Выполнила: студентка

гр. ВХК-652

Мелкозерова К.И.

Проверил: Новопольцева О.М.

 

 

 

 

 

 

 

 

Волжский, 2013г.

Содержание

 

 

Введение   3

1 Описание технологической схемы   5

2 Производство водоэмульсионных красок      9

3 Описание основного оборудования       10

4 Дисольвер   12

5 Бисерная мельница   13

6 Характеристика материала         16

Библиографический список    19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

 

Основная часть выпускаемой  лакокрасочной промышленностью  продукции — это пигментированные лакокрасочные материалы. Они широко используются в таких отраслях промышленности, как машиностроение, радиоэлектроника, авиация и судостроение, промышленное и жилищное строительство, космическая техника и производство товаров народного потребления и др. Интенсивное развитие народного хозяйства вызывает необходимость увеличения объема производства пигментированных лакокрасочных материалов с улучшенными качественными показателями. Для решения этой проблемы необходимо знание теории и практики пигментирования лакокрасочных материалов.

В зависимости от того, для какого слоя лакокрасочного покрытия предназначены пигментированные материалы, их делят на эмали и краски (в  том числе водоэмульсионные и порошковые), грунтовки, шпатлевки и т. п.

Эксплуатационные характеристики покрытий зависят от состава образующих их пигментированных лакокрасочных  материалов. Поэтому последние различают  и по назначению покрытий.

В соответствии с ГОСТ 9825 - 73 каждой марке пигментированного лакокрасочного материала присваивается буквенный и цифровой индекс. Буквенный индекс указывает на тип основного олигомера (полимера) в составе материала. Цифровой индекс более сложен. Первая цифра указывает на назначение материала. Для эмалей и красок - это условия эксплуатации покрытий. Например, атмосферостойкие - 1, водостойкие - 4, термостойкие - 8 и т.п. Для грунтовок первым в цифровом индексе стоит 0, для шпатлевок - 00. Остальные цифры в индексе обозначают номер рецептуры.

Например, глифталевая  грунтовка, изготовленная по рецептуре  № 20;. имеет индекс ГФ-020; эпоксидная атмосферостойкая эмаль, изготовленная  по рецептуре № 40, имеет индекс ЭП-140; кремний органическая термостойкая эмаль, изготовленная по рецептуре № 11, имеет индекс КО-811 и т. д.

Все пигментированные лакокрасочные  материалы делят на две группы: традиционные жидкие и порошковые.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Описание технологической схемы

 

 

Пигментированные лакокрасочные  материалы представляют собой сложные многокомпонентные композиционные системы. В их состав входят: олигомеры (полимеры), пигменты и наполнители, растворители и разбавители, а также различные добавки специального назначения (пластификаторы, ПАВ и др.). Свойства пигментированных лакокрасочных материалов и покрытий на их основе определяются главным образом свойствами олигомеров (полимеров) и пигментов, а также характером их физико-химического взаимодействия. Другие компоненты также могут оказывать существенное влияние на реологические свойства материалов, процессы их отверждения (образования покрытия) и эксплуатационные характеристики покрытия.

Пигментированные лакокрасочные  материалы принято классифицировать по типу основного олигомера (полимера), входящего в его состав. Например, широко распространены глифталевые (ГФ), пентафталевые (ПФ), эпоксидные (ЭП), полиуретановые (УР), кремнийорганические (КО) и другие материалы.

Пигментированные материалы  изготавливают на основании, как  однофазных, так и двухфазных жидких пленкообразующих систем. К первым относятся растворы олигомеров в органических растворителях, олифы, и растворы природных соединений. Ко вторым водные и органодисперсии полимеров.

 

Каждый пигмент диспергируют в лаке в отдельности на бисерных диспергаторах 1 - 3. На схеме их показано три, но иногда требуется больше - по числу пигментов, входящих в рецептуру. Приготовление пигментных паст производят на попеременно работающих быстроходных смесителях (дисольверах) – 4, 5 и 6. Такая работа дисольверов обеспечивает непрерывную работу бисерной мельницы. В дисольверы пигменты подают из бункеров 7, 8 и 9 шнековыми дозаторами 10 - 12. Растворитель и лак поступают в дисольверы через дозировочные агрегаты 13, 14 и 15. Готовую пасту собирают в накопителях 16 - 18. Подача пасты в бисерные диспергаторы и в накопители осуществляется насосами 19. Составление эмали производят в смесителях 20. Отдельные компоненты эмали дозируют и подают в смеситель дозировочным агрегатом 21. Стандартизацию эмали проводят также в смесителях. Готовую эмаль очищают на фильтрах 22, через которые она прокачивается насосами 23, и направляют на фасовочный агрегат.

Основными операциями технологического процесса производства эмалей являются: смешение пигментов (наполнителей) с  раствором олигомера (полимера), т.е. приготовление пигментной пасты; диспергирование пигментной пасты; составление эмали; очистка и фасовка эмали.

Приготовление пигментной пасты обычно проводится в специальных  смесителях, выбор конструкции которых  зависит от аппаратурного оформления операции диспергирования.

При приготовлении пигментных паст используют полностью количество - пигментов и наполнителей, рассчитанное по рецептуре. Пленкообразующие вещества расходуются лишь частично.

После диспергирования  к пигментной пасте добавляют  оставшееся количество пленкообразователя и специальные добавки (сиккативы, пластификаторы и т.п.). Эта операция по существу и является процессом составления эмали. Затем эмаль стандартизируют по вязкости и цвету добавлением растворителей и колеровочных паст.

Для того чтобы лакокрасочное покрытие имело красивый внешний вид эмаль не должна содержать даже единичных пигментных агрегатов, а также посторонних загрязнений (пыли, волосков, волокон и т.п.). Попадание этих веществ в покрытие приводит к снижению его защитных свойств, поэтому эмаль обязательно подвергается тщательной очистке на фильтрах или центрифугах.

Несмотря на то, что  любой технологический процесс  производства эмалей включает одни и  те же основные операции, вести его  можно различными способами.

В последнее время получил распространение еще один способ производства эмалей — на основе белых базовых эмалей. По этому способу вначале получают одноколерную белую эмаль (так называемую «базовую») и затем на ее основе готовят цветные эмали добавлением к ней колеровочных паст (концентрированных или разбавленных).

Производство эмалей способами однопигментиых паст и  белых базовых эмалей обеспечивают более тонкую колеровку готового продукта по сравнению со способом, в котором предусмотрено диспергирование  смеси всех пигментов в лаке. При применении этих методов повышаются производительность труда и коэффициент использования оборудования, а также облегчаются автоматизация процесса и переход от выпуска эмали одного цвета к другому. В наибольшей степени все эти преимущества проявляются при массовом производстве эмалей.

Выбор способа производства эмали в каждом конкретном случае должен производиться с учетом масштабов  производства, ассортимента готовой  продукций и требований к ее качеству.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Производство водоэмульсионных красок

 

 

Особенностью водоэмульсионных красок является то, что они содержат очень большое число добавок  различного назначения. Например, для  повышения морозоустойчивости в  краски добавляют антифризы, для  снижения пенообразования — пеногасители. Кроме того, в них вводят структурирующие и противокоррозионные добавки, антисептики, пластификаторы, эмульгаторы, стабилизаторы, диспергаторы и др.

Технологический процесс  производства водоэмульсионных красок включает следующие основные операции: приготовление водного полуфабриката; получение пигментной пасты на основе водного полуфабриката; диспергирование пигментной пасты; составление краски и ее стандартизация; очистка и фасовка готовой краски.

Приготовление водного  полуфабриката проводят в смесителях. Используют деминерализованную (т.е. освобожденную от минеральных солей) воду. В ней растворяют эмульгаторы, стабилизаторы, структурирующие добавки, пеногасители, антиоксиданты и др. Полученный раствор используют для диспергирования пигментов и наполнителей. Для этой цели применяют, как правило, шаровые мельницы и бисерные диспергаторы.

При составлении краски пигментную пасту совмещают в  смесителе при умеренном перемешивании  с эмульсией полимера, добавляют  пластификатор, антифриз и другие необходимые  добавки. Готовую краску очищают фильтрованием через сетчатые фильтры и фасуют. Технологическая схема производства водоэмульсионных красок принципиально не отличается от рассмотренных схем производства эмалей.

 

 

 

 

 

3 Описание основного оборудования

 

 

Основной, наиболее сложной и энергоемкой стадией получения красок является диспергирование пигментов в пленкообразователях и их растворах.

Краски представляют собой суспензии или пасты  дисперсной фазы, диспергированной в  дисперсионной среде с регламентированным верхним пределом крупности частиц полидисперсионной системы.

Выбор типа оборудования для диспергирования и установление оптимального режима его работы требует  знания сложных физико-химических процессов, протекающих при проведении диспергирования.

Существенной  особенностью машин для диспергирования пигментов и наполнителей в пленкообразователях или их растворах (диспергаторов), является жестокое или свободное движение в них рабочих тел. В первом случае скорость движения рабочих тел не зависит от вязкости диспергируемой суспензии или пасты, во втором зависит в большой мере, вплоть до прекращения их движения.

В настоящее  время бисерные машины непрерывного действия - наиболее распространенное оборудование для получения эмалей. Они в основном вытеснили шаровые  мельницы, которые применяются только для диспергирования немикронизированных природных пигментов и наполнителей, вызывающих быстрый износ частей бисерной машины.

Бисерные машины предназначены для диспергирования  легкотекучих суспензий.

В процессе совершенствования диспергирующего оборудования появление нового вида диспергатора не вытесняет полностью предыдущих видов (многовалковые машины, шаровые мельницы), а лишь ограничивает область их применения.

К новому виду диспергаторов  относится диспергатор с зигзагообразными и лабиринтными каналами и быстровращающимся ротором, характеризующийся высокой объемной производительностью.

Выбор диспергатора определяется не только видом получаемого  материала, но и характером диспергируемых пигментов и наполнителей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Дисольвер

 

 

Назначение: Дисольвер предназначен для смешения материалов средней твердости в жидких средах. Дисольвер применяется для производства красок, клеев, косметических продуктов, различных паст, дисперсий, эмульсий и т. д.

Принцип работы: В дисольверах применяются мешалки различных типов: рамная мешалка работает как скребок и не позволяет липким и густым веществам оседать на дне и стенках, а быстроходная типа фрезы, измельчает и тщательно перемешивает сырье до получения однородной массы компонентов лакокрасочного материала.

Дисольверы  могут изготавливаться различной  емкостью и оснащаться рубашкой для  обогрева или охлаждения. Детали и  узлы, соприкасающиеся с продуктом  выполнены из нержавеющей стали.

Дисольвер может  быть снабжен одной или двумя мешалками - тихоходной рамной и быстроходной зубчатой. Это позволяет: лучше перерабатывать вязкие материалы; улучшить качество диспергирования и производительность; увеличить степень заполнения сосуда перерабатываемым материалом до 95% за счет удаления воронки; улучшить теплообмен.

Дежа дисольвера представляет собой передвижную  емкость различных объемов (100-1000 литров), в которой происходит процесс  диспергирования.

По желанию  заказчика дисольвер может комплектоваться  взрывозащищенным электродвигателем и дежами из нержавеющей стали.

По специальному заказу дисольвер комплектуется  преобразователем частоты, позволяющим  осуществлять регулирование скорости вращения вала в диапазоне 0-3000 об/мин, а также программировать его  скоростные режимы во времени.