Краски порошковые
СОДЕРЖАНИЕ
стр.
Введение 4
1.НОМЕНКЛАТУРА ПРОДУКЦИИ 5
2.ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 7
2.1 Выбор способа и технологическая схема производства 7
2.2 Описание технологического процесса производства 10
2.3 Выбор основного технологического оборудования 14
2.4 Сырье и полуфабрикаты 16
2.5 Режим работы цеха и производственная программа 25
2.6 Расчет производительности и грузопотоков 28
3. КОНТРОЛЬ СЫРЬЯ И ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ 31
4. ОХРАНА ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 38
4.1 Требования безопасности, предъявляемые к технологическим процессам 38
4.2 Требование безопасности к производственному оборудованию 41
4.3 Требование безопасности по устройству и содержанию
подъездных дорог, путей, проездов, проходов, колодцев 43
Заключение 44
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 45
ПРИЛОЖЕНИЕ А 46
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 47
РЕФЕРАТ
Производство порошковых красок диспергированием в расплаве. Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Технология отделочных материалов и защитных покрытий»:70.01.01/., гр. ПСИиК-3; кафедрастроительного материаловедения. — Гродно: ГрГУ, 2012 —47 с: 5 табл., 7 источн.
Ключевые слова: порошковая краска, диспергирование, олигомер, пигмент, модификатор, отвердитель .
Содержит: номенклатуру продукции, выбор способа производства и технологическую схему, описание технологического процесса, расчёт производительности грузопотоков, выбор технологического оборудования, контроль качества производства и сырья, а так же охрана труда и окружающей среды .
ВВЕДЕНИЕ
Порошковые лакокрасочные материалы представляют собой многокомпонентные дисперсные системы, состоящие из твердых частиц (пленкообразующей основы) и разделяющей их среды — воздуха. Они могут быть непигментированными и пигментированными; последние имеют наибольшее применение. Их принято называть порошковыми красками. Основное требование к порошковым краскам — способность к нанесению на поверхность равномерным тонким слоем, который при отверждении образует покрытие, обладающее комплексом необходимых свойств.
По составу порошковые краски близки жидким пигментированным материалам. Однако то, что вместо растворителя или воды дисперсионной средой является воздух, делает их технически, экологически и экономически выгодными в применении. Порошковые краски условно относят к материалам со 100%-ным содержанием основного вещества. Применение порошковых лакокрасочных материалов потребовало разработки специальных методов нанесения их на поверхность.
Ассортимент выпускаемых промышленностью порошковых красок относительно невелик, что объясняется их новизной. Обычно их делят на две группы: на основе термопластичных и на основе термореактивных олигомеров (полимеров). Вторая группа в настоящее время составляет большую долю (65— 70%) выпускаемых порошковых материалов.
По типу олигомера (полимера) порошковые краски так же, как и жидкие материалы, делят на эпоксидные, полиэфирные, поливинилхлоридные и т.д. По назначению различают краски для атмосферостойких, химически стойких, электроизоляционных и других покрытий.[1]
1. НОМЕНКЛАТУРА ПРОДУКЦИИ
Краски порошковые эпоксидные П-ЭП-219 и П-ЭП-219(ОН) белые.
Состав: Представляют собой гомогенизированную смесь смолы, отвердителя, пигмента и наполнителя.
Назначение: Предназначаются: П-ЭП-219 - для защиты внутреннего шкафа бытовых холодильников и других электробытовых приборов: П-ЭП-219 ОН (общего назначения) - для получения электроизоляционных и антикоррозийных покрытий на металлических изделиях общего назначения.
Нанесение: Краски
наносят на поверхность электростатическим
методом (ионизированное облако, пистолет)
или вибровихревым с наложением
электростатического поля.
Таблица 1 – Основные показатели
Наименование показателя |
Требуемые показатели |
Цвет пленки краски |
Белый, оттенок не нормируется |
Внешний вид краски |
Порошок белого цвета |
Массовая доля летучих веществ, %, не более |
1,0 |
Растекаемость краски при (180±2)°С, марки А |
4,5-7,0 |
марки Б |
7,1-10,0 |
Эластичность пленки при изгибе, мм, не более краски П-ЭП-219 |
5 |
краски П-ЭП-219 (ОН) |
10 |
Прочность пленки при ударе по прибору типа У-1, см, не менее краски П-ЭП-219 |
40 |
краски П-ЭП-219 (ОН) |
30 |
Адгезия методом отслаивания, н/м, не менее |
450 |
Толщина отвержденной пленки, мкм |
100±25 |
Время отверждения при (180±2)°С,ч |
1 |
при (200±2)°С, мин |
30 |
Порошковая краска ПЭП-219 (белая) представляет собой тонкодисперсную (остаток при просеве краски через сито № 01 не более 2% гомогенизированную систему, полученную диспергированием пигмента (TiO2) и аэросила (тиксотропная добавка) в эпоксидном и феноло- формальдегидном олигомерах (смолы Э-49П и 101"Л") с добавками модификаторов (поливинилбутираль, поливинилбутиловый эфир) и отвер- дителя (дициандиамид).[2]
2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Выбор способа и технологическая схема производства
Существует несколько способов введения пигментов в порошковые краски:
сухое смешение;
смешение (диспергирование) в расплаве; диспергирование в растворе (дисперсии) пленкообразовате- ля с последующей сушкой;
осаждение полимера из раствора на поверхности частиц пигмента;
осаждение пигмента
на поверхности частиц полимера; эмульсионная
полимеризация или
Промышленное применение находят лишь первые два способа.
Способ сухого смешения порошков — один из наиболее простых и доступных. Он используется при получении красок на основе полимеров, представляющих собой высокодисперсные порошки. В основном это термопластичные полимеры винилового ряда.
Частицы полимера, как правило, значительно больше, чем частицы пигмента: последний как бы «опудривает» полимер. Это обусловливает увеличение сыпучести, уменьшение слеживания и комкования системы. Однако пигмент (наполнитель), выступая в роли изолирующей прослойки, мешает слиянию расплавленных частиц при пленкообразовании. Краски, полученные сухим смешением, характеризуются малой степенью наполнения — 3—15% (масс.). Укрывистость их невысокая.
Смешение в расплаве предусматривает смачивание частиц пигмента (наполнителя) олигомером (полимером) до стадии формирования покрытия. Одновременно со смачиванием происходит диспергирование, т.е. разрушение пигментных агрегатов и равномерное распределение образовавшихся мелких частиц по всему объему лакокрасочной системы.
В соответствии с двумя описанными способами введения пигментов (наполнителей) в порошковые краски существуют и два технологических процесса их изготовления. Основной операцией в обоих случаях является диспергирование: диспергирование проводят в среде воздуха при низких температурах и в жидкой среде при повышенных температурах.
Технология изготовления порошковых красок сильно отличается от производства жидких красок, несмотря на общие принципы, лежащие в их основе. Наибольшие трудности представляет колеровка цвета и изготовление красок в соответствии с эталоном цвета. При производстве порошковых красок неприемлем способ однопигментных паст (или полуфабрикатных эмалей), применяемый при получении цветных жидких лакокрасочных материалов. Все пигменты и наполнители, а также остальные компоненты краски диспергируют совместно. Это обусловливает повышенные требования к качеству исходного сырья и необходимость строгого соблюдения технологических режимов.
В данной работе рассмотрено производство порошковых красок диспергированием в расплаве.
Технологический процесс производства порошковых красок диспергированием в расплаве состоит из следующих основных операций:
подготовка исходного сырья;
дозирование и сухое смешение порошкового сырья;
диспергирование в расплаве;
охлаждение расплава;
измельчение и классификация;
упаковка в тару.
В отличие от жидких пигментированных материалов диспергирование компонентов порошковых красок проводится в высоковязких средах при повышенных температурах (90—120 °С) в отсутствие растворителя или воды. Вязкая среда, обусловливающая повышенные напряжения сдвига, способствует разрушению агрегатов и стабилизации дисперсий. Однако она же и затрудняет смачивание поверхности частиц. При повышении температуры облегчается образование поверхностных слоев и ускоряется установление адсорбционного равновесия.
Диспергирование проводят в обогреваемых аппаратах экст- рузионного типа. Наиболее широко применяют двухчервячные машины непрерывного действия.
Полученный расплав охлаждают, переводя его в твердое хрупкое состояние, а затем измельчают. Готовая краска очищается от механических примесей на магнитном сепараторе и упаковывается. [1]
Технологическая схема производства порошковых красок диспергированием в расплаве представлена на рисунке 1.
Рис 1.
Технологическая схема производства порошковых красок диспергированием в расплаве
Рис 1. 1, 9— смесители с планет арио-шиековой мешалкой; 2 — дозатор; 3 — быстроходный смеситель; 4 — шнек; 5 — экструдер; 6 — охлаждающее устройство; 7 — молотковая дробилка; 8 — струйная мельница; 10 — магнитный сепаратор; 11 — упаковочная машина
2.2 Описание технологического процесса производства
Производство порошковых красок способом диспергирования в расплаве.
Этот способ производства получил наиболее широкое применение для получения эпоксидных и полиэфирных порошковых красок.
Ниже рассматривается производство эпоксидной порошковой краски ПЭП-219 (белой).
Порошковая краска ПЭП-219 (белая) представляет собой тонкодисперсную (остаток при просеве краски через сито № 01 не более 2% гомогенизированную систему, полученную диспергированием пигмента (ТiO2) и аэросила (тиксотропная добавка) в эпоксидном и феноло- формальдегидном олигомерах (смолы Э-49П и I0I"Jl") с добавками модификаторов (поливинилбутираль, поливинилбутиловый эфир) и отвер- дителя (дициандиамид).
Ниже приведено содержание исходных компонентовдля получения порошковой краски ПЭП-219, (масс. %)
Эпоксидный олигомер 3-49П …………………………….…70,80
Фенолоформальдегидный олигомер 101”Л”………………2,19
Поливинилбутираль…………………………………
Пигментная двуокись титана РО-2…………………………..21,90
Аэросил А-380……………………………………………….0,73
Дициандиамид………………………………………………
Поливинилбутиловый эфир…………………
Характеристика технологического процесса
Вначале готовят смесь, состоящую из двуокиси титана, аэросила, фенолоформальдегидного олигомера, поливинилбутираля и дициан днамида.
Затем эту смесь смешивают с предварительно измельченным эпоксидным олигомером Э-49П в соответствии с рецептурой, и полученную композицию диспергируют при температуре 130-140°С. При этом оли- гомеры плавятся, и диспергирование ведется в расплаве.
В процессе диспергирования к расплаву добавляют подогретый жидкий компонент порошковой краоки - поливинилбутиловый эфир. Расплав после диспергирования охлаждают и подвергают вначале предварительному дроблению (до размере частиц 8 мм), а затем - тонкому измельчению, в результате которого получают порошковую краску. Готовую порошковую краску затаривают.
Технологический процесс получения порошковой краски ПЭП-219
включает следующие операции: приготовление смеси из титановых белил, аэросила, олигомера I0I"JI", поливинилбутираля и дициандиамида; диспергирование композиции, полученной из этой смеси и эпоксидного олигомера Э-49П; охлаждение расплава, полученного после диспергирования; предварительное дробление сплава; тонкое измельчение росплава (получение готовой порошковой краски); затаривание краски.
Характерными особенностями процесса получения этой краски, влияющими на его аппаратурное оформление, являются:
I. Смешение всех
исходных сухих компонентов
2. Диспергирование в расплаве с добавлением нагретого жидкого
компонента в процессе диспергирования.
3. Необходимость
тщательного измельчения
после диспергирования.
Основные принципы подбора оборудования для составления
аппаратурно-технологических схем.
Как и при производстве традиционных (жидких лакокрасочных материалов основой технологического процесса является диспергирование. Выбор способа проведения этой операции и оборудования для диспергирования определяет и аппаратурное оформление большинства других операций технологического процесса.
Машины для диспергирования.
Диспергирование при производстве порошковых красок проводится сухим способом или в расплаве.
Способ диспергирования в расплаве может применяться при получении порошковых красок из любых композиций и поэтому является универсальным.
При диспергировании в расплаве чаще всего используются обогреваемые двухвинтовые экструдеры, в которых процесс проводится в непрерывном режиме с большой скоростью, при достаточно высокой вязкости обрабатываемой массы и температуре 100-140С. Развивающиеся в экструдере большие сдвиговые усилия обеспечивают высокое качество диспергирования.
Процесс диспергирования сухим способом несложен и выгоден в экономическом отношении, так как при этом очень упрощается аппа- ратурно-технологическая схема на стадии выпуска готовой продукции.
Процесс диспергирования
в расплаве достаточно эффективен,
но имеет существенный недостаток:
после диспергирования
способом необходимо проведение трудоемких операций обработки получаемых сплавов, связанных с их измельчением, поэтому аппаратурное оформление процесса на стадии выпуска готовой продукции значительно усложняется.
Оборудование для выпуска готовой продукции
Аппаратурное оформление выпуска готовой продукции определяется способом диспергирогаиия. При сухом диспергировании эта операция чаще
всего сводится к просеиванию полученных в результате диспергирования сухих тонкодисперсных порошков на виброситах и их затариванию. Необходимость дополнительной обработки порошка после диспергирования возникает очень редко.
При диспергировании же в расплаве на стадии выпуска обязательно предусматривается охлаждение и измельчение полученного сплава. Охлаждение может проводиться на противнях или специальных охлаждающих агрегатах (валкового или ленточного типов), измельчение сплава - в дробилках и мельницах различного типа, в том числе в ударно-крестовых и щековых дробилках, шаровых мельницах и размольном оборудовании других типов.
Иногда сплав измельчают при глубоком охлаждении (в присутствии хладагентов: жидкого азота или воздуха, твердой двуокиси углерода). Это особенно целесообразно, когда для получения порошковой краски используется эластичный полимер.
Дальнейшее аппаратурное оформление выпуска готовой продукции такое же, как и при сухом диспергировании: просеивание измельченного порошка и его затаривание.
Оборудование для измельчения полимеров (олигомеров)
Полимеры (олигомеры),
используемые в производстве порошковых
красок, выпускаются в виде крупных
гранул, кусков и даже монолитов, поэтому
их необходимо измельчать. Измельчение
- первая операция, с которой начинается
технологический процесс
Для измельчения
чаще всего приценяются
вибросита.
Оборудование для смешения исходных компонентов
Операция смешения проводится в том случае, если диспергирование выполняется в расплаве. Наиболее часто диспергирование производится в экструдерах, а для смешения используются смесители с планетарными шнековыми мешалками .
Вспомогательное оборудование
К вспомогательному оборудованию при производстве порошковых красок относится оборудование для транспортирования и дозирования исходного сырья, а также оборудование для транспортирования полу- фабрикатных и готовых порошковых красок.
Твердое сыпучее
сырье, полуфабрикатные и готовые
порошковые краски могут транспортироваться
с помощью шнеков, ковшовых или
скребковых элеваторов и т.п. Для
дозирования твердого сыпучего сырья
могут применяться шнеки-
2.3 Выбор основного технологического оборудования
Аппаратурное оформление процесса
Одна из возможных непрерывных технологических схем производства эпоксидной порошковой краски ПЭП-219 (белой) приведена в приложении А и приложении Б.
По этой схеме
приготовление смеси сухих
Смесители I и 2 снабжены
планетарными шнековыми мешалками.
Исходные, предварительно взвешенные
компоненты загружаются в них
из специальных передвижных
Предварительно измельченный олигомер Э-49П хранится в смесителе 8, в который он подаетсл системой элеватор-шнек (на схеме не показана).
Смеситель 8 по конструкции аналогичен смесителям I и 2.
Компоненты композиции, поступающей на диспергирование в обогреваемый паром зкструдер 3, смешиваются в транспортирующем шнеке 7. На этот шнек олигомер Э-49П поступает из смесителя 8 через бункер с рыхлителем 9, а смесь остальных сухих компонентов - из смесителей I и 2 через бункере с рыхлителями 10 и 11. Компоненты композиции дозируются шнековыми питателями 12-14, имеющими приставки весового контроля. Поливинилбутиловый эфир подается в экструдер насосом-дозатором 15 из обогреваемой паром емкости 16, в которую он предварительно засасывается вакуумом из бочки 17.
Валковый агрегат предназначенный для охлаждения расплава, имеет Три валка, охлаждаемые водой. Расплав проходя через зазоры между валками, раскатывается в листы толщиной I мм и охлаждается. С последнего валке охлажденный расплав срезается ножом, при этом он частично дробится.
Охлажденный и частично раздробленный сплав подеется из агрегата 4 к ножевой дробилке 5 с помощью ленточного транспортера 18 и элеватора 19, причем перед поступлением в дробилку транспортируемая месса собирается в бункере 20.
Для подачи массы от ножевой дробилки 5 к струйной мельнице 6 в схеме предусмотрен элеватор 21. Промежуточный смеситель 22, установленный перед струйной мельницей, позволяет регулировать скорость подачи измельчаемой массы в мельницу.
Готовая порошковая краска из струйной мельницы транспортируется элеватором 23.
Затаривание краски производится на специальной фасовочной установке 24, на которую она подеется из промежуточного смесителя 25 через магнитный сепаратор 26.[2]
Таблица 2 – Ведомость основного технологического оборудования
№ п/п |
Наименование оборудования |
Количес-тво, шт. |
Техническая характеристика |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
Смеситель с планетарно-шнековой мешалкой ПШС - 270 |
3 |
Вместительность 270 л, Кз – 0,6, част. вращ. шнека – 0..170, масса – 560 кг |
2 |
Двучервячный экструдер типа ZSK |
1 |
Производительность 2 т/ч |
3 |
Молотковая дробилка СМД-112А |
1 |
Производительность 18 т/ч, частота вращения ротора, об/мин - 1250, Масса дробилки, т , не более 1,5 т |
4 |
Струйная мельница УСВ-600-15 |
1 |
Производительность 5т/ч |
5 |
Барабанный магнитный сепаратор серии CXJ 100-Ⅲ |
1 |
Производительность 5,5 т/ч |
6 |
Мостовой кран 86А-ГУ |
1 |
Грузоподъемность 5 т. |
7 |
Тележка самоходная для вывоза готовой продукции СМЖ-151 |
1 |
Грузоподъемность 20 т Скорость движения 5 км/час |
2.4 Сырье и полуфабрикаты
Основными компонентами порошковых красок являются: олиго меры (полимеры), пигменты и наполнители, пластификаторы, модификаторы, отвердители и ускорители отверждения, а также различные вспомогательные вещества.
Олигомеры (полимеры) составляют основу порошковых красок. Именно они определяют свойства как самих красок, так и покрытий на их основе. В основном для получения порошковых красок используют твердые олигомеры или полимеры, представляющие собой дисперсные сыпучие порошки или легко образующие их при измельчении. Применяют также твердые пленкообразователи, способные плавиться, т.е. переходить в вязкотекучее состояние. В отдельных случаях используются и жидкие олигомеры, главным образом в качестве добавок-модификаторов.
Пленкообразователи для порошковых красок должны иметь определенный комплекс показателей: молекулярная масса в пределах 1500—3000; оптимальное число функциональных групп; определенные степень кристалличности, температура стеклования, текучести и плавления; оптимальное поверхностное натяжение, достаточно низкая вязкость расплавов.
Пигменты и наполнители в порошковых красках выполняют те же функции, что и в жидких; придание определенных оптических показателей (цвет, непрозрачность), улучшение защитных свойств, изменения механических, электрических и других свойств покрытий. Пигменты влияют и на основные показатели красок: сыпучесть, склонность к электризации, способность к нанесению на поверхность и т.д.
В порошковых красках, как правило, используют те же пигменты и наполнители, что и в жидких. Однако особыми требованиями к иим можно считать: способность легко диспергироваться в расплаве олигомера (полимера); повышенную термостойкость, т. е. способность выдерживать нагревание в условиях формирования покрытия; инертность по отношению к другим компонентам краски, т. е. неспособность реагировать с компонентами краски при ее изготовлении и хранении, а также активировать их разложение при получении покрытий.
Применяют неорганические и органические пигменты и наполнители. Белые пигменты—это в основном диоксид титана рутильной модификации со специальной обработкой поверхности гидроксидами алюминия и кремния. В качестве хроматических пигментов используют оксид хрома, железо-
оксидные пигменты всех цветов и оттеиков, свинцовые крона, кадмиевые пигменты, ультрамарин. Широко используются также технический углерод и металлические порошки и пудры. Органические пигменты (фталоциаиииовые, основные и протравные пигментные лаки, некоторые азосоедииеиия и другие) применяют, как правило, в сочетании с неорганическими для улучшения укрывистости покрытия. Из наполнителей применяют барит (бланфикс), тальк, каолин, диоксиды кремния (кварц, кремиезем), молотую слюду.
Общее содержание пигментов и наполнителей в порошковых красках колеблется в широких пределах: от 5 до 60% (масс.) и зависит от природы олигомера (полимера), цвета и назначения краски.
Пластификаторы регулируют физико-механические свойства покрытий, а также снижают температуру и продолжительность формирования покрытий. Используют жидкие пластификаторы (дибутилфталат, диоктилфталат, гликолевый и пента- эритритовый эфиры синтетических жирных кислот и др.) и твердые (трифенилфосфат, дифенилфталат, р-нафтол, салициловая кислота и др.)* Без применения пластификаторов невозможно получить из порошковых красок покрытия с высокими защитными и декоративными показателями.
Модификаторы так же, как и пластификаторы, применяют для улучшения свойств порошковых красок и покрытий. Это небольшие добавки полимеров, олигомеров или даже мономеров, отличающихся по типу от основных пленкообразователей.
Отвердители являются необходимым компонентом тер- мопревращаемых порошковых красок на основе эпоксидных, полиэфирных, полиакрилатных, полиуретановых и других олиго- меров. Для активации процесса отверждения часто применяют ускорители в комбинации с отвердителями. Отвердители и ускорители выбирают с учетом вида пленкообразователя.
Например, для эпоксидных красок применяют различные цианамиды, ароматические амины, многоосновиые кислоты и их ангидриды, а также ряд других соединений. В качестве ускорителей отверждения используют соли металлов (Zn, Cd, Hg) и карбоновых кислот, комплексы амииов с металлами и другие. Для полиэфирных красок в качестве отвердителей иашли применение миогоосновные кислоты и ангидриды кислот, меламииоформальдегидиые олигомеры, эпоксисоединеиия и другие соединения и олигомеры, содержащие карбоксильные, гидроксильные или эпоксидные группы. Для отверждения полиуретановых красок служат в основном блокированные («скрытые») изо- цианаты.
В краски на основе
термопластичных полимеров
Кроме кратко рассмотренных выше основных компонентов порошковых красок в них еще вводят вспомогательные вещества. К ним относятся, например, термостабилизаторы; фотостабилизаторы; добавки, улучшающие сыпучесть порошков и растекание их расплавов, и т.п.[1]
Диоксид титана (TiO2)- важнейший пигмент
Чистый диоксид титана (TiO2) - это бесцветное твердое кристаллическое вещество. Несмотря на бесцветность, в больших количествах диоксид титана чрезвычайно эффективный белый пигмент, если он хорошо очищен. TiO2 практически не поглощает никакого падающего света в видимой области спектра.
Свет или передается,
или преломляется через кристалл
или же отражается на поверхностях.
TiO2 - это стабильное (самый стабильное
из всех известных белых пигментов),
нелетучее, нерастворимое в кислотах,
щелочах и растворах при

- Красная армия 1920-1930г.
- Красная армия на «Внутреннем фронте»
- Красная книга и охрана лекарственных трав
- Красная рыба
- Краснодарский край
- Краснодарский торгово – экономический колледж КК
- Красноярский край
- К.Рансмайр «Останній світ»
- Крапива двудомная (Urtica dioica)
- Красильные растения Оренбургской области
- Красители
- Красители
- Красители для струйной печати
- Красители на основе 2-амино-5-меркапто-1,3,4-тиадиазола