Экологические проблемы при производстве краски

Для прозрачных и наиболее легкоплавких эмалей в  настоящее время применяется  флюс следующего состава (массовая доля, %): оксид кремния —21,8; оксид бария  —5,5; оксид натрия —8,8; оксид титана —2,4; оксид свинца —61,5.

       Существует  много старинных, более простых  по составу рецептов флюса, требующих  тщательной проверки и уточнения, поскольку  они заимствованы из разных источников, недостаточно достоверных, или устных сообщений.

       Водно-дисперсионные  краски (или водорастворимые, или латексные, как их иногда называют) относятся к числу наиболее экономичных и удобных в нанесении продуктов. Доля их потребления по разным оценкам составляет от 30% до 80%. В интерьерах они применяются, в основном, для окрашивания стен и потолков.

       Водно-дисперсионные  составы не содержат органических растворителей, поэтому они практически не имеют  запаха и экологически чисты. Они  могут наноситься кистью, валиком  или распылителем. Образующееся покрытие имеет высокую адгезию практически  ко всем основаниям и обладает высокими эксплуатационными характеристиками.

       Данные  продукты выпускаются, как правило, белого цвета.

       Для получения нужного цвета или  оттенка (номенклатура практически  не ограничена) материалы колеруют. Для этого используют специальные  тонирующие красители, которые позволяют  добиться нужного оттенка. Разработаны  даже такие пигменты, которые позволяют  имитировать золото, серебро, платину, сталь или бронзу.

       Как правило, водно-дисперсионные материалы  теряют свои свойства при замерзании, поэтому в холодное время они  должны храниться в отапливаемых помещениях.

       Масляные  краски — суспензии неорганических пигментов и наполнителей в олифах, изготовляемых из растительных масел  с достаточно высокой способностью к высыханию или маслосодержащих  алкидных смол. Пигментами в масляных красках служат двуокись титана, охра, железный сурик, окись хрома, свинцовый  крон и др. Наполнителями, которые  применяют, главным образом, для  экономии пигментов, служат тальк, каолин, слюда и другие. В качестве вспомогательных  компонентов в состав масляных красок вводят ускорители высыхания (сиккативы) — растворимые в олифах соли кобальта, марганца, свинца, а также поверхностно-активные вещества; последние облегчают диспергирование пигментов и наполнителей при получении масляных красок. В итоге номенклатуру выпускаемой продукции мы сведем в таблицу (2)

Таблица 2 Номенклатура выпускаемой продукции 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                  4 Выбор и обоснование технологического процесса 
 
 
 

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 (сиккативы, 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.

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

       - метод цветных паст;

       - метод однопигментных (одноколерных) паст;

       - метод однопигментных полуфабрикатных эмалей;

       - метод белой базовой эмали.

При первом способе, диспергированию в растворе лака ПФ-060 повергается вся смесь пигментов, а также, чаще всего и наполнителей, предусмотренная по рецептуре. Предварительное смешивание пигментов, наполнителей и лака производится в смесителях –диссольверах с высокоскоростной мешалкой «типа фрезы». Затем пигментная паста с помощью насоса с малой скоростью подается в бисерную мельницу, в которой происходит основной процесс диспергирования (измельчения, размола). По другому способу каждый пигмент (или смесь пигментов одного цвета) отдельно диспергируют в лаке, в результате чего получают разноцветные однопигментные (или одноколерные) пасты, которые смешивают при составлении эмали (способ одиопигментных паст). Третий способ полуфабрикатных эмалей, применяемый при получении цветных жидких лакокрасочных материалов где пигменты и наполнители, а также остальные компоненты краски диспергируют совместно .Это обусловливает повышенные требования к качеству исходного сырья и необходимость строгого соблюдения технологических режимов вначале также получают однопигментные (или одноколерные) пасты, после чего их разбавляют (лаком, растворителем) до вязкости, близкой к вязкости готовой эмали, и только после этого смешивают в соотношениях, зависящих от цвета приготавливаемой эмали. Разбавленные одиопигментные (одноколерные) пасты обычно называют моднопигментными полуфабрикатными эмалями.

       Для получения красок, соответствующих  показателям ГОСТ или ТУ, необходимо точное дозирование компонентов  Стабильные системы можно получить лишь в том случае, когда происходит не простое смешение компонентов, а  диспергирование, т е когда происходит дезагрегация исходных компонентов и образуются новые смешанные агрегаты с большой поверхностью контакта между разнородными частицами Получению таких смесей способствуют близость компонентов по полярности, высокая степень их дисперсности и хороший контакт между частицами при смешении При использовании жидких компонентов необходимо создать условия для полного их впитывания частицами твердых веществ, входящих в композицию

       Технологический процесс может быть организован  по периодической или непрерывной  схеме.

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

       Производство  эмалей способам однопигментных паст обеспечивают более тонкую колеровку готового продукта по сравнению со способом, в котором предусмотрено диспергирование смеси всех пигментов в лаке. При применении этого метода 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, поэтому мы выбрали способ однопигментных паст. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                          5 Описание технологического процесса 
 

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. Ниже в качестве примера мы рассмотрим производство эмалей:

1-3- бисерные  диспергаторы; 4-6- дисвольверы; 7-9-бункера; 10-12- шнековые дозаторы 13-15, 21-дозировочные     агрегаты;    16-18-накопители; 20- смеситель; 19, 23- насос; 22- фильтр

Рисунок 1 –технологическая схема непрерывного производства цветных  эмалей способом однопигментных паст

Каждый  пигмент диспергируют в лаке в отдельности на бисерных дис-пергаторах /—3. На схеме их показано три, но никогда требуется больше — ло числу пигментов, входящих в рецептуру. Приготовление пигментных паст производят на попеременно работающих быстроходных смесителях (дисоль-верах) —4, 5 и 6. Такая работа дисольверов обеспечивает непрерывную работу бисерной мельницы. В дисольверы пигменты подают нз 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 н 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. 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 эмали. Затем эмаль 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 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.