Экономические основы технологии производства краски

1.7. Краски выпускают белого, светло-желтого желтого, беже-розового, терракотового, светло-зеленого, светло-голубого и светло-серого цветов.

По согласованию с потребителем допускается выпуск красок других цветов.

1.8. Краска, готовая  к применению, должна удовлетворять требованиям, указанным в табл.2.

 

Наименование  показателя	Норма
Цвет	Должен соответствовать  утвержденному эталону в пределах вилки цветов
Жизнеспособность, ч, не менее	6,0
Укрывистость, г/м2, не более	350,0
Прочность к мелению	Отсутствие  меления
Вязкость по воронке ВЗ-4, с	21,0

 

2.Технология производства краски.

Производители красок, лаков, эмалей и лакокрасочных  материалов лакокрасочные заводы России при производстве своей продукции  используют следующую технологию схему (блок схема):

2.1. Описание  основного оборудования

Основной, наиболее сложной и энергоемкой стадией  получения красок является диспергирование  пигментов в пленкообразователях  и их растворах. 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 таблице №1 перечислены диспергаторы, применяемые в настоящее время для получения различных лакокрасочных материалов (в т.ч. краски). Выбор диспергатора определяется не только видом получаемого материала, но и характером диспергируемых пигментов и наполнителей.

 

Таблица №  1

Диспергаторы, применяемые для получения лакокрасочных изделий (краски)

Диспергатор	Получаемые  ЛКМ	Диспергируемые  пигменты и наполнители
Бисерная машина, диспергатор ротационного типа	Эмали, грунтовки, воднодисперсионные краски	Синтетические пигменты и микронизированные природные пигменты и наполнители
Шаровая мельница	Эмали, грунтовки	Немикронизированные природные пигменты и наполнители, трудно-диспергируемые пигменты.
Трехвалковая (краскотерочная) машина	Шпатлевки, густотертые  краски, художественные краски	Синтетические и природные пигменты.

Во всех случаях  проводимый на машинах процесс называют диспергированием. К новому виду диспергаторов  относится диспергатор с зигзагообразными и лабиринтными каналами и быстровращающимся  ротором, характеризующийся высокой объемной производительностью.

Дисольвер.

Назначение: Дисольвер предназначен для смешения материалов средней твердости в жидких средах. Дисольвер применяется для производства красок, клеев, косметических продуктов, различных паст, дисперсий и 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. 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; улучшить теплообмен. Дежа дисольвера представляет собой передвижную емкость различных объемов (100-1000 литров), в которой происходит процесс диспергирования.

Бисерная  мельница.

Назначение. Бисерная мельница предназначена для тонкого и сверхтонкого непрерывного измельчения и диспергирования твердых веществ в жидкостях. Позволяет перерабатывать все способные к перекачиванию насосами суспензии.

Принцип работы. Внутри вертикального цилиндра (статора) расположен полый вал (ротор). На внутренней поверхности статора и наружной поверхности ротора закреплены пальцы (диски) специальной формы. Конструкция ротора предполагает установку размольных дисков в различных положениях в зависимости от рабочей среды, благодаря чему всегда достигается оптимальный режим диспергирования.

Продукт подается насосом в камеру измельчения  снизу, проходит через пространство между ротором и статором, заполненное металлическими шариками, приводящимися в движение пальцами ротора и многократно отклоняющимися пальцами статора.

Под воздействием непрерывно соударяющихся и трущихся друг о друга шариков твердые  частицы обрабатываемого продукта раздавливаются и истираются. Проходя  через решетку, расположенную на выходе, тонкоизмельченная масса  продукта отделяется от шариков и  подается на дальнейшую обработку.

Камера измельчения  снабжена теплообменной водяной  рубашкой, с помощью которой камера измельчения и вал прогреваются перед работой, предотвращая застывание продукта при длительных остановках мельницы, и охлаждаются во время  работы.

Мельница снабжена насосом для разгрузки, загрузки и автоматической рециркуляции продукта в процессе работы. Вместимость камеры измельчения определяет производительность мельницы. Управление технологическим  процессом осуществляется автоматически  с пульта управления.

Агрегат для эмульгирования, смешивания и  термической обработки жидких и  пастообразных продуктов

Назначение. Для гомогенизации, эмульгирования, смешивания и термической обработки жидких и пастообразных продуктов.

Принцип работы. Рабочая емкость агрегата имеет рубашку для нагрева и охлаждения продукта и теплоизоляционный кожух. Внутри емкости расположена скребковая мешалка с плавающими скребками, препятствующая образованию пригара во время нагрева продукта и обеспечивающая хороший теплообмен между теплоносителем (хладоносителем) и обрабатываемым продуктом.

На крышке агрегата находится привод мешалки, люк для  загрузки сухих компонентов, вакуумная  камера для подключения аппарата к системе вакуумирования, патрубок для загрузки жидких компонентов, а также штуцер возврата продукта из циркуляционного канала. Внизу под емкостью расположен диспергатор, сочетающий в себе работу гомогенизатора и роторно-пульсационного аппарата.

Шнековый  транспортёр.

Назначение. Данный шнековый транспортер предназначен для перекачки пастообразных веществ в дозатор фасовочно-упаковочной машины.

Принцип работы. Шнековый транспортер состоит из металлической закрытой трубы, внутри которой вращается вал с лопастями (шнек). При вращении шнека лопасти проталкивают продукт вверх по трубе. Шнековый транспортер используется самостоятельно или в комплекте с упаковочной машиной при продолжительном режиме работы.

2. Описание технологической схемы производства краски

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

Схема № 1 «Технологическая схема производства цветных красок способом однопигентных паст»: 1-3 - бисерные диспергаторы;4-6 – дисольверы; 7-9 -  бункера; 10-14 -  шнековые  дозаторы; 13-15,21 - дозировочные агрегаты; 16-18 – накопители; 20 – смеситель; 19-23  - насос; 22 – фильтр

Приготовление пигментной пасты обычно проводится в специальных смесителях, выбор конструкции которых зависит от аппаратурного оформления операции диспергирования. Так, если диспергирование ведут на валковых краскотерочных машинах, то для приготовления пасты используют смесители-с z-образными или планетарными мешалками. В том случае, когда диспергирование проводят в бисерных диспергаторах, пасты готовят в быстроходных смесителях с дискозубчатымн мешалками (дисольверах). В случае же использования в качестве диспергаторов шаровых мельниц для приготовления пасты нет необходимости использовать специальный смеситель: ее готовят непосредственно в шаровой мельнице.

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 краски. Затем краску стандартизируют (на производстве это называют «постановкой на тип») по вязкости и цвету добавлением растворителей и колеровочных паст.

Для того чтобы  лакокрасочное покрытие имело красивый внешний вид краска 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 краска обязательно подвергается тщательной очистке на фильтрах или центрифугах.

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

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

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

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

Теперь, когда  мы знаем из чего делается краска и  с помощью какого оборудования, самое  время приступить к ее изготовлению. Будем делать водно-дисперсионную краску на основе акрилстироловой дисперсии для фасадов и интерьеров. Разделим краску на  классы: Белая и Базовая.

Белая краска - с ней все понятно. Готова к употреблению. Чем белее, тем лучше. Ее можно колеровать пигментными пастами в светлые тона. Почему только в светлые? Потому что, при колеровке в темные тона, в краску добавляется гораздо больше пигментной пасты и это уже заметно меняет состав краски, а значит и свойства. Белизна в этом случае уже мешает. Чем выше разбеливающая способность, тем больше требуется пигмента для получения заданного цвета, тем сильнее меняется исходный состав краски в непредсказуемую сторону.

Базовая краска – не содержит белого пигмента, содержит более дешевый наполнитель. Является полуфабрикатом для изготовления цветных красок средних и темных тонов. Для светлых тонов ее не используем, поскольку при добавлении малого количества пигмента, она не набирает нужной укрывистости, а также желтоватый оттенок мела (наполнитель) будет влиять на цвет. При средней и сильной колеровке эти факторы не проявляются. Поскольку базовая краска значительно дешевле белой, то и себестоимость цветной краски, сделанной из нее будет ниже. Базовая краска может использоваться в качестве первого слоя для выравнивания цвета подложки.

1. Белая  краска
№	Компонент		Кол-во
1	Вода		34,41
2	Коалесцент		0,71
3	Диспергатор		0,35
4	Биоцид		0,11
5	Пеногаситель		0,15
Включить двигатель. Целлюлозный загуститель сыпать тонкой струйкой.
6	Целлюлозный загуститель		0,16
Сухие компоненты добавлять небольшими порциями. Не допускать, чтобы они накапливались на поверхности. Если необходимо, помогать ручной мешалкой (при выключенном двигателе).
7		Диоксид титана TiO2	5,82
8		Силикоалюминат  натрия	2,5
9		Микрокальцит 2 мкм	29,05
10		Микрокальцит 5 мкм	12,49
11		Связующая дисперсия	14,08
12		Акриловый загуститель	0,17
Диспергировать (перемешивать) в течение 20 мин, затем  фасовать по 14 кг.
13		Тара на 14 кг (пластиковое ведро с крышкой 12 л)	–
14		Этикетка	–
Итого		100	–