Производство на бои и лакове (страница 1 от 4)

Основната част от продуктите, произвеждани от бои и лакове, са пигментирани бои и лакови материали. Те се използват широко в такива индустрии като машиностроене, радиоелектроника, авиация и корабостроене, промишлено и жилищно строителство, космически технологии и производство на потребителски стоки и др. Интензивното развитие на националната икономика налага увеличаване на производството на пигментирани бои и лакове с подобрени показатели за качество. За да се реши този проблем, се изискват познания по теория и практика на пигментация на бои и лакове.

В зависимост от това за кой слой боя са предназначени пигментираните материали, те се разделят на емайли и бои (включително на водна основа и прах), грундове, шпакловки и др.

Експлоатационните характеристики на покритията зависят от състава на пигментираните бои и лакове, които ги образуват. Следователно последните се отличават и с предназначението на покритията. Например, те произвеждат материали за метеорологични, водо-, химически устойчиви, специални и други покрития.

В съответствие с ГОСТ 9825-73 на всяка марка пигментирани бои и лакови материали се присвоява азбучен и цифров индекс. Буквеният индекс показва вида на основния олигомер (полимер) в състава на материала. Цифровият индекс е по-сложен. Първото число показва целта на материала. За емайли и бои това са условията на работа на покритията. Например, устойчиви на атмосферни влияния - 1, водоустойчиви - 4, топлоустойчиви - 8 и т.н. За грундовете първото в цифровия индекс е 0, за шпакловките - 00. Останалите цифри в индекса показват номер на рецептата.

Например, глифталов грунд, направен по рецепта № 20; има индекс GF-020; епоксиден устойчив на атмосферни влияния емайл, направен по рецепта № 40, има индекс EP-140; силициев органичен топлоустойчив емайл, направен по рецепта No 11, има индекс KO-811 и др.

Всички пигментирани бои и лакове са разделени на две групи: традиционни течни и прахообразни.

По-долу ще бъдат разгледани основните им свойства, теоретични основи и технология за получаване.

Пигментираните бои и лакове са сложни многокомпонентни композитни системи. Те включват: олигомери (полимери), пигменти и пълнители, разтворители и разредители, както и различни добавки за специални цели (сушители, пластификатори, повърхностноактивни вещества и др.). Свойствата на пигментираните бои и лакове и покрития на тяхна основа се определят главно от свойствата на олигомерите (полимерите) и пигментите, както и от естеството на тяхното физикохимично взаимодействие. Други компоненти също могат да имат значителен ефект върху реологичните свойства на материалите, техните процеси на втвърдяване (образуване на покритие) и ефективността на покритието.

Пигментираните бои и лакове обикновено се класифицират според вида на основния олигомер (полимер), който е част от него. Например широко се използват глифталови (GF), пентафталови (PF), епоксидни (EP), полиуретанови (UR), органосилициеви (KO) и други материали.

Пигментираните материали са направени на базата на еднофазни и двуфазни течни филмообразуващи системи. Първите включват разтвори на олигомери в органични разтворители, сушилни масла и разтвори на естествени съединения. Втората група включва водни и органични дисперсии на полимери. По-долу като примери ще разгледаме производството на емайли и евентуално бои на водна основа.

Всеки пигмент се диспергира в лака поотделно върху диспергатори за зърна/-3. Диаграмата показва три от тях, но никога не отнема повече - броят на пигментите, включени в рецептата. Приготвянето на пигментни пасти се извършва на редуващи се високоскоростни смесители (дисолвери) -4, 5 и 6. Тази работа на разтворителите осигурява непрекъсната работа на перфоратора. Пигментите се подават към разтворителите от контейнерите 7, 8 и девет винтови хранилки 10-12. Разтворителят и лакът влизат в разтворителите чрез дозиращи единици 13, 14 и петнадесет. Готовата паста се събира в акумулатори 16. -18. Пастата се подава към диспергиращите частици и акумулаторите чрез помпи 19. Емайлът се съставя в смесители 20. Отделните компоненти на емайла се дозират и подават в смесителя от дозираща единица 21. Стандартизацията на емайла се извършва и в смесители. Готовият емайл се почиства на филтри 22., през който се изпомпва 23., и изпратени до пълнителната единица.

Основните операции на процеса на производство на емайл са: смесване на пигменти (пълнители) с разтвор на олигомер (полимер), т.е. приготвяне на пигментна паста; разпръскване на пигментната паста; компилация на емайл; почистване и опаковане на емайла.

Приготвянето на пигментната паста обикновено се извършва в специални смесители, изборът на дизайна на които зависи от инструментариума на дисперсионната операция. Така че, ако диспергирането се извършва на валцови машини за фрезоване, тогава за приготвяне на пастата се използват смесители с z-образни или планетарни смесители. В случая, когато диспергирането се извършва в диспергатори на зърна, пастите се приготвят във високоскоростни миксери с дискови зъбни миксери (дисолвери). В случай на използване на топкови мелници като диспергатори за приготвяне на паста *, няма нужда да се използва специален миксер: той се приготвя директно в топкова мелница.

При приготвянето на пигментни пасти се използва общото количество пигменти и пълнители, изчислено според рецептата. Филмообразуващите вещества се консумират само частично.

След разпръскването останалото количество филмообразувател и специални добавки (сушилни, пластификатори и др.) Се добавят към пигментната паста. Тази операция е по същество процесът на състава на емайла. След това емайлът се стандартизира (в производството се нарича "настройка на типа") във вискозитет и цвят чрез добавяне на разтворители и оцветяващи пасти.

За да може лаковото покритие да има красив външен вид, емайлът не трябва да съдържа дори единични пигментни инертни материали, както и чужди замърсители (прах, косми, влакна и др.). Попадането на тези вещества в покритието води до намаляване на неговите защитни свойства, поради което емайлът трябва да бъде добре почистен на филтри или центрофуги.

Въпреки факта, че всеки технологичен процес за производство на емайли включва едни и същи основни операции, той може да се извършва по различни начини.

Според един от тях цялата смес от пигменти, предвидена в рецептата, се подлага на дисперсия в полимерен (лаков) разтвор; при това се получава пигментна паста, съответстваща на цвета на приготвения емайл (метод с цветна паста). Съгласно друг метод, всеки пигмент (или смес от пигменти от един и същи цвят) се диспергира отделно в лак, в резултат на което се получават разноцветни одиопигментни (или едноцветни) пасти, които се смесват при съставянето на емайл (методът на одиопигментните пасти). Съгласно третия метод първо се получават и еднопигментни (или едноцветни) пасти, след което се разреждат (с лак, разтворител) до вискозитет, близък до вискозитета на готовия емайл, и едва след това се смесени в пропорции в зависимост от цвета на емайла, който се приготвя. Обикновено се наричат разредени одиопигментни (едноцветни) пасти еднопигментни полуфабрикати. Този метод се използва рядко, тъй като изисква много помощно оборудване.

Напоследък е широко разпространен друг метод за производство на емайл - базиран на бели основни емайли. Съгласно този метод първо се получава едноцветен бял емайл (т.нар. "Основа") и след това на негова основа се приготвят цветни емайли, като към него се добавят оцветяващи пасти (концентрирани или разредени).

Производството на емайли по методите на еднопигментни пасти и бели основни емайли осигурява по-фино оцветяване на крайния продукт в сравнение с метода, който предвижда диспергиране на смес от всички пигменти в лака. При прилагането на тези методи се повишава производителността на труда и използването на оборудването, както и се улеснява автоматизирането на процеса и преминаването от производството на емайл от един цвят към друг. В най-голяма степен всички тези предимства се проявяват в масовото производство на емайли.

Изборът на метод за производство на емайл във всеки отделен случай трябва да се направи, като се вземат предвид мащабите на производството, асортимента на готовите продукти и изискванията за неговото качество.

Производство на бои на водна основа

Характеристика на боите на водна основа е, че те съдържат много голям брой добавки за различни цели. Например, за да се увеличи устойчивостта на замръзване, към боите се добавят антифризи и се добавят пеногасители, за да се намали разпенването. Освен това в тях се въвеждат структуриращи и антикорозионни добавки, антисептици, пластификатори, емулгатори, стабилизатори, диспергатори и др.

Обикновено се правят бели бои. За да се получат цветни бои, към белите се добавят еднопигментни оцветяващи пасти. По аналогия с производството на емайли, този метод за получаване на цветни бои може да се нарече "метод на бели основни бои".

Технологичният процес за производство на бои на водна основа включва следните основни операции: приготвяне на воден полуфабрикат; получаване на пигментна паста на основата на воден полуфабрикат; разпръскване на пигментната паста; подготовка на боята и нейното стандартизиране; почистване и опаковане на готова боя.

Приготвянето на воден полуфабрикат се извършва в миксери. Използвайте деминерализирана (т.е. без минерални соли) вода. Той разтваря емулгатори, стабилизатори, структуриращи добавки, пеногасители, антиоксиданти и др. Полученият разтвор се използва за диспергиране на пигменти и пълнители. За тази цел обикновено се използват топкови мелници и диспергатори за мъниста.