Тэг: Метод вакуумного расширения.

Современные технологии смешивания и диспергирования в производстве лакокрасочных материалов с применением вакуума.

Помимо роста стоимости сырья, производители лакокрасочной продукции сталкиваются с еще одним фактором, влияющим на стоимость: быстрым ростом цен на энергоносители. В этом контексте более эффективное производство с пониженной потребностью в энергии и улучшенным использованием сырья становится важным фактором обеспечения конкурентоспособности. По сравнению с высокоскоростным диссольвером, который широко используется в производстве лакокрасочной продукции, современные технологии достигают здесь значительных улучшений. В зависимости от области применения потребность в энергии, время производства и себестоимость продукции могут быть снижены до 90% и более.

В технологическом процессе в одном сосуде одновременно и часто с использованием одного и того же инструмента происходит множество различных технологических этапов. Это также относится к технологии диссольвера, обычно используемой в производстве красок и лаков, которая появилась еще в 1930-х годах и за последние десятилетия изменилась лишь незначительно.

Дисковый диссольвер используется для смешивания, диспергирования и введения сырья в виде порошка в жидкость, при этом выход машины распределяется по всему содержимому сосуда. Диск создает только очень низкий сдвиговой эффект, поэтому для диспергирования требуются высокие вязкости, что препятствует эффективному введению порошка. Принцип действия дисковой мешалки препятствует вертикальному смешиванию. Введение порошка посредством вихря вводит в продукт много воздуха, что не только снижает эффект диспергирования, но и требует использования добавок, которые отрицательно влияют на готовый продукт на более поздней стадии. Результаты диспергирования сильно колеблются. Все это делает производство, основанное на технологии диссольвера, энергоемким, медленным и неэффективным.

Решающим рычагом для повышения эффективности производства лакокрасочных материалов для снижения потребности в энергии, а также сокращения производственных затрат и времени изготовления является значительное увеличение интенсивности процессов стержневого диспергирования и смачивания порошка в значительной степени. Однако это интенсивное диспергирование тогда происходит не во всем сосуде, а снаружи, на небольшой площади и в кратчайшие сроки в процессе циркуляции. В то же время в сосуде происходит постоянное однородное смешивание. Встроенный диспергатор соединен с технологическим сосудом через трубы в контуре, с эффективным смесителем, установленным в технологическом сосуде.

Предотвращение образования агломератов путем вакуумного расширения.

Агломераты являются центральной проблемой при использовании традиционных технологий в производстве красок и лаков. В большинстве случаев порошки агломерируются, и чем мельче порошок, тем больше он склонен к агломерации. Если эти агломераты еще не разрушены во время введения порошка или если во время введения в жидкость даже образуются дополнительные агломераты, эти агломераты должны быть впоследствии разрушены посредством длительного и трудоемкого повторного диспергирования или измельчения.

При использовании высокоскоростного диссольвера частицы порошка не контактируют с жидкостью по отдельности, а в виде компактного выброса. Поверхность жидкости, которая доступна порошку для смачивания, меньше, чем поверхность частиц, которая должна быть смачена в больших масштабах. Порошки имеют удельные поверхности от 1000 до примерно 100 000 квадратных метров на килограмм. При использовании высокоскоростного диссольвера для смачивания доступно только около 100 квадратных метров в минуту. Вот почему частицы не смачиваются полностью и немедленно, что приводит к образованию агломератов. Повторное диспергирование для разрушения агломератов не только делает производственные процессы энерго- и времязатратными, но и снижает качество продукции. Например, полимеры разрушаются, а смолы или связующие вещества перегреваются в процессе. Часто требуемая тонкость может быть достигнута только в процессе диссольвера с последующим измельчением.

С другой стороны, современные технологии диспергирования в потоке с индукцией порошка на основе вакуумного расширения достигают полной деагломерации и смачивания частиц порошка в течение микросекунд. Дробилки требуются только в исключительных случаях.

При использовании метода вакуумного расширения воздух, содержащийся в порошке, расширяется многократно непосредственно в зоне смачивания и диспергирования за счет индукционного вакуума, что значительно увеличивает расстояние между частицами. Частицы разделяются и псевдоожижаются. Машина создает удельную поверхность жидкости приблизительно 1 000 000 квадратных метров в минуту. Это больше, чем поверхность смачиваемого порошка, и приблизительно в 10 000 раз больше по сравнению с высокоскоростным диссольвером. Порошок и жидкость контактируют друг с другом только в камере смачивания — при максимальном вакууме и максимальной турбулентности. Частицы порошка имеют максимально возможное расстояние друг от друга в зоне диспергирования и, таким образом, могут быть полностью смочены и диспергированы по отдельности.

В поточной диспергирующей машине, процессы смачивания и диспергирования сосредоточены в зоне диспергирования с эффективным объемом всего около четверти литра.

По сравнению с высокоскоростным диссольвером, работающим внутри сосуда, такой встроенный диспергатор генерирует примерно в 30 000 раз большую удельную мощность по объему. Эта концентрированная мощность имеет решающее значение для успешного диспергирования. Используя систему ротор-статор, встроенный диспергатор также создает сдвигающие силы, которые в 1000 раз выше. Время пребывания чрезвычайно короткое, поэтому требуется лишь часть энергии по сравнению с высокоскоростным диссольвером.

Никаких вихрей и дополнительного забора воздуха.

Еще одной проблемой технологии диссольвера является подсос воздуха. Это происходит, с одной стороны, через сами порошковые материалы, так как порошки содержат много воздуха. Даже тяжелые порошки, такие как диоксид титана, имеют объемную долю воздуха более 75%. Для легких порошков эта доля составляет более 90%. Если этот воздух не полностью замещен жидкостью и отделен, а диспергирован вместе с частицами порошка, то это приводит к микропене, что и происходит в процессе диссольвера.

Если порошок добавляется сверху в открытый сосуд, также создаются вихри, которые вводят большое количество дополнительного воздуха. Воздух эластичен и, таким образом, препятствует эффективному диспергированию. Выход машины, который используется для сжатия, расширения и разделения пузырьков воздуха, не доступен для диспергирования и смешивания.

Турбулентное микросмешивание и почти безтурбулентное макросмешивание.

Обычная мешалка может перемещать всю жидкость в сосуде при минимальном потреблении энергии с низкой электрической мощностью и небольшим двигателем из-за почти безтурбулентного ламинарного потока в сосуде. Однако не только электрическая мощность, вырабатываемая машиной, но и требуемое время процесса имеет значение для потребности в энергии производственного процесса – и это время процесса очень велико для традиционной технологии.

Для сравнения, современные смесители струйного потока фокусируются на интенсификации процесса и локальной концентрации выходной мощности машины за счет объединения зоны турбулентного микросмешивания в их смесительной головке с почти безтурбулентным вертикальным макросмешиванием всего содержимого сосуда. Из-за турбулентности, создаваемой в этой зоне микросмешивания, такие смесители изначально требуют больше мощности, чем простой обычный смеситель, который не создает никакой турбулентности. Однако, поскольку время смешивания для смесителя струйного потока сокращается до 90% в зависимости от продукта, потребность в энергии составляет менее трети, несмотря на в два-три раза большую производительность. За исключением случаев использования обычного агитатора, продукт фактически полностью однородно перемешивается в конце процесса смешивания — без каких-либо неперемешанных зон и осадков — и достигаются стабильные результаты независимо от размера партии и уровня заполнения сосуда. Смесители струйного потока могут быть установлены в сосуд сверху, снизу или сбоку.

В среднем процессы с поточными диспергаторами для подачи порошка и струйными смесителями экономят около двух третей энергии, необходимой ранее. Экономия еще существенно выше для производства пигментных паст, где использование измельчителя не является необходимым. Для белой пигментной пасты экономия энергии составляет 85% по сравнению с традиционным процессом, для черной пигментной пасты потребность в энергии снижается даже на 90%.

Более эффективное использование сырья.

Помимо значительного снижения потребности в энергии, современные технологии открывают дополнительные возможности для снижения затрат, особенно в отношении более эффективного использования сырья. Например, порошковые материалы могут обрабатываться без пыли и потерь в процессе вакуумного расширения, в то время как часть твердых веществ всегда теряется при добавлении порошка через желоб с системой извлечения. Кроме того, благодаря улучшенному разложению частиц количество используемого сырья может быть уменьшено. Для дорогостоящего сырья, такого как диоксид титана, таким образом возможна значительная экономия затрат. Для настенных красок количество диоксида титана может быть уменьшено до 8% при той же интенсивности цвета и той же укрывистости. С печатными красками экономия еще выше.

Экономия добавок, снижение биоцидов, упрощение очистки

Смачивающие агенты, которые используются в процессе диссольвера для снижения поверхностного натяжения, могут быть полностью исключены для поточного диспергирования под вакуумом. Можно сократить еще две добавки, а именно деаэраторы и пеногасители, которые должны использоваться для обычного процесса диссольвера.

Поскольку загрязнение продукта резко снижается в закрытом, чистом процессе с введением порошка ниже уровня жидкости, можно также в значительной степени сэкономить биоциды при производстве красок и лаков.

Дополнительная экономия средств может быть достигнута во время очистки. Современные концепции машин следуют правилам гигиенического дизайна, что обеспечивает легкую очистку с низким расходом чистящего средства.

Сокращение производственных затрат и времени изготовления партии более чем на 90%.

В целом, современные технологии в производстве красок и лаков приводят к огромным экономическим преимуществам. С помощью встроенного диспергатора, который работает на технологическом сосуде с установленным струйным смесителем, время производства резко сокращается по сравнению с традиционными технологиями. Смолы можно растворять в пять раз быстрее, а время производства можно сократить более чем на 80% в целом. Время производства даже существенно сокращается для производства пигментных паст, где измельчитель не нужен. Для желтых пигментных паст достигается экономия времени на 88%, в то время как для белых и черных пигментных паст сокращение времени партии возможно даже на 94%.

С точки зрения затрат возможно снижение себестоимости продукции на 90% и более. Для производства автомобильных покрытий затраты снижаются до менее 8% с новыми технологиями, а для флексографических красок на основе растворителей, а также для грунтовок и наполнителей для производства мебели — даже до менее 5%.

В условиях значительного роста цен на энергоносители и сырье, а также жесткой конкуренции в лакокрасочной промышленности производители все чаще вынуждены заменять традиционную технологию диссольвера на самые современные технологии, и не только потому, что за пределами простого процесса циркуляции возможен дальнейший рост эффективности. Например, для концепций с двумя резервуарами, где поточный дозатор попеременно работает на двух идентичных технологических сосудах вместо одного, эффективность системы может быть повышена на 60–100%, в то время как огромный потенциал рационализации может быть в равной степени использован для производства суспензии и поточных процессов.

Статьи на подобную тему:

• Применение вакуума в сахарной промышленности.
• Кристаллизация сахарозы с использованием микроволнового вакуумного испарения
• Технология экструзии пластика.
• Вакуум в процессе производства формованного волокна.
• Применение вакуума в переработке птицы.
• Перечень оборудования для вакуумной фильтрации. Для чего используется вакуумная фильтрация.
• Вакуумный ламинатор - вакуумный пресс, в мебельном производстве.
• Защита произведений искусства вакуумом.
• Покраска и сушка изделий при помощи вакуума.
• Наполнение шоколада пузырьками - аэрация. Вакуум в технологическом процессе.

2025. НПП "Вакуумная техника", ИП Шумиловский А.В. - капитальный ремонт вакуумных насосов.

При копировании текста статьи, ссылка на сайт https://mskvac.ru/ обязательна!