Способы производства пигментированных лакокрасочных материалов

В зависимости от требований, предъявляемых к свойствам красок и эмалей, качества используемого сырья, масштаба производства и его технического уровня применяют периодический мелкосерийный или непрерывный поточный способы производства. Различают три следующих способа введения пигментов в пленкообразующие системы.
1. Многопигментный способ, при котором все входящие в состав композиции пигменты и наполнители одновременно смешивают с пленкообразующей системой или ее частью, например, в шаровых мельницах, и подвергают диспергированию, которое может продолжаться сутки и более, требует большой затраты энергии- и не позволяет получить дисперсность выше 5 мкм.

2. Однопигментный способ, при котором с пленкообразующей системой или частью ее смешивают и диспергируют только один пигмент или пигмент с наполнителем. В этом случае можно создать оптимальные физико-химические и гидродинамические условия для диспергирования данного пигмента, что в 2—3 раза повышает производительность оборудования и улучшает дисперсность. При поточном производстве устраняются потери и простои на зачистку и промывку оборудования, неизбежные при переходе с одного вида или цвета красок к другому. Белые одно-пигментные пасты являются базовыми для дальнейшего изготовления серии однотипных белых и цветных красок добавлением в них недостающего количества пленкообразователей и цветных паст, изготовляемых отдельно также по однопигментной технологии.
3. На практике часто используют комбинированный способ введения пигментов. Базовые однопигментные пасты изготовляют непрерывным поточным способом. Колеровочные цветные и черные пасты и другие полуфабрикаты изготовляют малыми сериями на периодически работающем оборудовании, наиболее эффективном для данных пигментов. Полученные легкодиспергируемые пасты совмещают с базовыми эмалями на последней стадии поточного производства или непосредственно у потреби-телей.

Технологический процесс производства пигментированных лакокрасочных материалов состоит из ряда последовательных операций. Первой является приемка, проверка качества, хранение, транспортирование и дозирование пигментов, наполнителей, пленкообразующих веществ, растворителей и вспомогательных материалов. Пигменты и наполнители поступают в виде сухих порошков или гранул в мягких или жестких контейнерах, переносных бункерах, бочках, мешках или пакетах. Некоторые пигменты изготовители лакокрасочных материалов получают в виде полуфабрикатных паст, в которых пигменты смешаны с пластификаторами, мономерами, олигомерами или полимерами, а также в виде водных суспензий, содержащих 65—80 % сухого пигмента.
Перевозка водных суспензий пигментов в специализированных железнодорожных цистернах находит все более широкое распространение, так как исключает необходимость сушки и раз-мола пигментов и полностью механизирует погрузку и разгрузку с помощью насосов. Водные пасты непосредственно используются для водоразбавляемых красок, наполнения бумаги и других материалов. После вытеснения воды с применением ПАВ такие пасты пригодны для изготовления большинства красок.

Из расходных бункеров пигменты через дозирующие устройства непрерывно поступают в шнековые питатели, которые могут служить и смесителями пигментов с наполнителями, по-ступающими через дозаторы из других бункеров. Шнековые питатели непрерывно подают сухие продукты в замесочные машины для смачивания пленкообразователями.
Операцией приготовления замесов называют механическое смешивание и смачивание сухих пигментов и наполнителей лаками, олифами, пластификаторами, растворителями, растворами ПАВ, расплавами полимеров и другими жидкими компонентами, предусмотренными рецептурой. В зависимости от консистенции получаемых замесов выбирают тип оборудования. При смачивании и разрушении агрегатов пигментов происходит десорбция га-зов и частично адсорбированной воды; для ускорения этого про-цесса смешение иногда проводят при вакуумировании. В начале смачивания желателен подогрев жидкости до 40—50 °С, а при разогреве массы свыше 60 °С производится охлаждение замесочных машин водой. При перемешивании происходит частичная дезагрегация частиц до размеров 50-100 мкм (по прибору «Клин»), что в отдельных случаях, например при изготовлении водоразбавляемых строительных красок, может быть достаточным. Полученные однородные вязкотекучие или тестообразные пасты шестеренчатыми насосами подаются в диспергирующие машины.
Основная операция — диспергирование пигментов (по традиции еще иногда называемая «перетиром») — в зависимости от свойств пленкообразующей системы, требований к качеству дисперсий и свойств пигментов имеет свои особенности.
Составление красок и эмалей заключается в совмещении пигментных паст с недостающим количеством лаков или их ос-новы, растворителей и разбавителей; введении колеровочных паст, отвердителей (сиккативов) и других компонентов, чтобы обеспечить соответствие требованиям стандартов по цвету, вязкости, содержанию нелетучих веществ, времени высыхания, твердости пленки и другим показателям. При совмещении паст возможны различные виды флокуляции. Необходимо предупреждать и устранять причины, вызывающие флокуляцию.
Для усреднения показателей отдельных партий и выдержки определенного времени, необходимого для установления адсорбционного равновесия («созревания») готовых композиций, при медленном перемешивании осуществляется стадия, называемая «постановкой на тип». В случае необходимости на этой стадии корректируют отдельные показатели, вводя соответствующие добавки.
Заключительной операцией является очистка от сорности. Для удаления крупных частиц и агрегатов, сгустков, лаковых пленок, флокул, осколков бисера и случайных загрязнений диспергированные пасты пропускают через сетки или регулируемые щелевые зазоры при выходе из бисерных мельниц, а затем после постановки на тип проводят предварительное фильтрование эмалей через металлические сетки, на которых задерживаются частицы размером более 40 мкм. Последующая более тонкая очистка осуществляется фильтрованием через ткани, бумагу, картон, намывные волокнистые фильтры.
Наибольшее применение находят сменные патронные фильтры одноразового использования с калиброванными канала-ми размером 5, 10, 25 и 50 мкм. Отдельные трубчатые патроны группируют в блоки и под давлением около 0,5 МПа прокачивают через них эмали. При прохождении эмали последовательно через сетки и патронные фильтры с уменьшающимися каналами происходит не только удаление сорности, но и некоторая дефлокуляция, в результате чего заметно улучшается блеск, укрывистость, яркость тона, но может несколько изменяться цветовой оттенок покрытий, что необходимо учитывать при постановке эмалей на тип.
Для доставки готовой продукции потребителям в зависимости от объема потребления и дальности перевозок эмали расфасовывают в тару или загружают в контейнеры объемом от 0,5 до 3 м3 или цистерны. Расфасовка в мелкую безвозвратную тару (жестяные, алюминиевые или полимерные банки, ведра, барабаны) или возвратные фляги, бочки и контейнеры производится автоматами на конвейерных линиях.
С повышением дисперсности и седиментационной устойчивости, а также с выпуском однопигментных базовых эмалей появилась реальная возможность массового перехода на бестарную перевозку в авто- и железнодорожных цистернах. Для этого необходимо и экономически оправдано создание специализированных участков налива и слива цистерн у производителей и всех потребителей, получающих более 1000 т эмалей в год.