Подготовка исходного сырья при производстве порошковых красок

В технологии порошковых красок имеются подготовительные операции, как свойственные производству жидких красок-транспортирование сырья со склада, его растаривание, отбор проб, проведение анализа и др.,-так и несвойственные ему-измельчение компонентов, фракционирование и т.д. Последние операции связаны с требованием к сырью: при способе сухого смешения сырьевые компоненты должны быть порошкообразными или жидкими. В таком виде легко осуществляется их дозировка и последующее смешение. Для олигомеров (эпоксидных, полиэфирных и др.), перерабатываемых методом сплавления, допустима и гранулированная форма с частицами в виде бисера, чешуек и т. д. не более 10 мм.

Большая часть сырья: пигменты, наполнители, стабилизаторы, отвердители, многие не подвергнутые грануляции полимеры (полиолефины, полифторолефины, полимеры и сополимеры винилхлорида, поливинилбутираль и др.) выпускается и поставляется в пригодном для производства  порошковых красок состоянии. Однако промышленные полимеры и олигомеры часто выпускаются в гранулах, зернах, кусках и даже монолитах. Такие материалы непригодны для изготовления красок, и требуется их определенная подготовка: превращение в порошки, фракционирование и т. д. Нуждаются нередко в измельчении модификаторы, отвердители и целевые добавки красок.

Получение порошковых красок  требуемого гранулометрического состава из компактных (кусковых) и крупнозернистых материалов осуществляется либо посредством механического измельчения, либо химическим путем.

Механическое измельчение полимеров и олигомеров. Механическим путем могут быть превращены в порошок практически любые полимерные материалы, изготовленные в виде монолитов, гранул, пленки. Склонность различных полимеров и олигомеров к измельчению далеко не одинакова и зависит от их физического состояния и структуры в условиях измельчения.

Предложена классификация полимерных материалов с точки зрения их измельчаемости. Определяющими для классификации служат следующие характеристики: «критерий гетерогенности», относительное удлинение при разрыве, ударная вязкость и удельная работа измельчения. С этих позиций все полимерные материалы по измельчаемости разделяют на четыре группы; по затрате энергии они располагаются в следующий ряд: хруикоупруголомкие (олигомерные реактопласты)-> хрупкоупругопрочныс (термопласты) -> вязкоупругие (полиамиды, полиуретаны, полифторолефины) -> эластичноупругие (эластомеры). Скорость измельчения полимеров зависит от присутствия второго компонента. Например, измельчаемость в дезинтеграторе ПЭВД улучшается при введении некоторого количества диоксида титана, а полифторолефинов в присутствии технического углерода. Также ускоряется измельчение некоторых полимеров в смесях, например, полиэтилена с полипропиленом или с полифторолефинами. Типична, однако, обратная картина, а именно замедление процесса измельчения одного полимера в присутствии другого.

Измельчение улучшается с понижением температуры. Охлаждая эластичный полимер, можно довести его до температуры хрупкости, при которой он разрушается подобно стеклу. Температура хрупкости олигомеров близка к их жесткоцепных полимеров лежит выше – 40 СС, и только у эластомеров и некоторых кристаллических полимеров она находится в интервале от -60 до – 120 С. В зависимости от этого измельчение одних материалов (эпоксидные и акрилатные олигомеры, полиэфиры, полистирол, ацетали поливинилового спирта и др.) проводят при нормальной температуре или с охлаждением воздухом, других (полиамиды, полифторолефины, полиэтилен, пластифицированный поливинилхлорид, пентапласт) при глубоком охлаждении в присутствии хладоагентов: жидкого азота или воздуха, твердого диоксида углерода.

Криогенное измельчение, несмотря на затраты, связанные с использованием хладоагента (расход жидкого азота составляет в среднем 0,7-4,0 кг- на 1 кг порошка) находит все более широкое применение при производстве полимерных порошков.

Процесс изготовления порошковых красок механическим измельчением обычно складывается из трех операций: грубое (предварительное) дробление кускового материала; окончательное измельчение материала после первой стадии; просев или сепарация.

Наиболее широко для получения порошков полимеров применяются мельницы с ударными и истирающими воздействиями (центробежные, вибрационные, вихревые, молотковые, дисковые ударно-отражательные и др.). Удобными типами машин являются мельницы «Суперплекс», «Азима», «Оригинал Паллмен», молотковая конструкции МИТХТ, ударно-отражательная тарельчатая и др.

Последняя наряду с мельницами фирмы Pullmen нашла применение при получении порошков из гранулированного ПЭНП. Для тонкого измельчения эпоксидных, полиэфирных и полиакриловых композиций оказались пригодными штифтовые мельницы ударного действия (дезинтеграторы и дисмембраторы), противоточные воздухоструйные мельницы типа УСВ-300 и УСВ-600, ударно-центробежная мельница конструкции ГИПИ ЛКП, мельницы, изготовляемые фирмами Buss, Micropul, Alpine, Torranke и др. Их производительность колеблется от десятков до сотен килограммов порошка в час. При этом тонина помола не превышает 100 мкм.

Схема установки для тонкого измельчения гранулированных полимерных материалов как в естественных условиях, так и при глубоком охлаждении. Основой установки является быстроходная мельница с П-образными молотками, шарнирно закрепленными на консольном роторе. Установка позволяет измельчать разные полимеры ПЭВД, полипропилен, полиамиды и другие-и получать порошки дисперсностью 50 300 мкм. Оригинальный принцип измельчения полимеров. Он заключается в том, что на полимер, находящийся под давлением, воздействуют сдвиговым усилием. В случае кристаллических полимеров наилучшие результаты достигаются в момент кристаллизации расплавов. Разработанное оборудование на базе экструдера позволяет получать высокодисперсные порошки (размер частиц 1-100 мкм) из разных полимеров и их смесей, например первичного и вторичного (отходной пленки) полиэтилена, полипропилена и др.

Заслуживает внимания и способ механического измельчения, заключающийся в распылении расплава полимера, выходящего из головки экструдера или другой щелевой насадки, с помощью струи сжатого газа, например азота или аргона. Этот способ, известный как «способ дросселирования», разработан ОНПО «Пластполимер»; он широко апробирован на ПЭВД, сэвилене и других полиолефинах и рекомендован для промышленного применения. Получаемые порошки, как и при любых способах механического измельчения, полидисперсны и разноформенны, однако это не мешает после фракционирования применять их в производстве порошковых лакокрасочных составов.

По материалам tikkurila powder coatings