Как правило, фильтр устроен следующим образом: корпус, демпфирующий объем, каркас, мешочный фильтр и устройство, подающее ЛКМ. Мешочные фильтры из микроволокон состоят из нескольких слоев (до семи). Типовой трехслойный фильтр состоит из фильтровальной ткани для отделения грубодисперсных частиц, ткани из микроволокондтя глубокой фильтрации и ткани для предотвращения смещения микроволокон из второго слоя и их попадания в отфильтрованный ЛКМ. Для глубокой фильтрации применяют патронные (свечевые) фильтры, состоящие из опорного стержня (как правило, пластикового), обмотанного хлопковыми, целлюлозными или шерстяными волокнами. ЛКМ подается внутрь. Фильтр имеет асимметричную структуру ячеек, количество которых увеличивается по направлению внутрь. Поэтому частицы загрязнений задерживаются внутри фильтра и не происходит его преждевременного загрязнения. Для увеличения внешней поверхности фильтра на него наносят канавки.

В корпусе монтируют один или несколько патронных фильтров, плотно прилегающих к его основанию. Для этого устанавливают пластиковые переходные устройства, а вверху или внизу корпуса - «разделительные кольца».

При замене патронного фильтра во время фильтрации сначала следует слить из корпуса ЛКМ, в противном случае неочищенный материал может попасть в отфильтрованный. В некоторых случаях патронные фильтры встраивают в трубопроводы, а иногда несколько патронных фильтров устанавливают в ряд.

3.3.4 Удаление сорности из лакокрасочного материала

Одной из основных стадий технологии получения качественного ЛКМ является его фильтрация.

Для фильтрации ЛКМ применяют сетки, фильтровальные ткани, мешочные фильтры, виброфильтры, рамные и щелевые фильтры. Крупные частицы при фильтрации отделяются механически. Образование осадка на фильтре способствует более глубокой фильтрации ЛКМ.

В лакокрасочной промышленности обычно применяют фильтры с металлическими или пластиковыми тканями. К их преимуществам следует отнести меньший размер ячеек фильтра. Однако металлические ткани, изготовленные из стали типа V2 А или бронзы, быстрее рвутся, так как в местах пересечения нити не фиксируются.

Пластиковые ткани эластичнее металлических, поэтому из них делают мешочные фильтры. Кроме того, пластиковые ткани для фильтров дешевле металлических.

В фильтрах применяют ткани из моно- или поливолокон.

Эффективность фильтрования зависит от поверхности фильтрации, увеличивающейся при повышении вязкости материала, сухого остатка, увеличении потока фильтруемого материала и сорности. Фильтры могут работать как под давлением (мешочные), так и без него (виброфильтры).

Обычные ткани для фильтров можно применять либо в фильтровальных установках, либо самостоятельно (например, обвязывать конец подающего шланга - мешочный фильтр).

Ткань также применяют для фильтрации при нанесении ЛКМ для контрольной очистки ЛКМ. При нанесении ЛКМ ручным способом используют фильтры на линии подачи материалов или встроенные.

При фильтрации мешочными фильтрами ЛКМ подается внутрь фильтрующего устройства, а твердые частицы остаются в мешочном фильтре. Мешочные фильтры производят из полиамидных, полиэфирных, полипропиленовых волокон, а также вискозы или шерсти с размером ячеек 1-250 или 5-800 мкм. Мешки сшивают или соединяют сваркой. Этот метод исключает использование сшивающей нити, поэтому не образуются дефекты, вызываемые замасливателями, и в ткани отсутствуют крупные отверстия от иглы. Для улучшения герметичности мешочных фильтров устанавливают жесткие прокладки, как правите, из полипропилена.

Преимущества мешочных фильтров:

- простота в эксплуатации;

- эффективная очистка при большой скорости подачи ЛКМ;

- хорошая очистка;

- наличие фильтров с разными размерами ячеек;

- возможность использования для очистки разных ЛКМ.

Недостатки:

- под давлением эластичные частицы примесей могут проскакивать сквозь ячейки фильтра;

- небольшой срок эксплуатации.

В целом фильтр состоит из корпуса, демпфирующего объема, каркаса, мешочного фильтра и устройства, подающего ЛКМ. Каркас сохраняет форму фильтра неизменной и предотвращает его разрушение. С помощью подающего устройства фильтруемый ЛКМ поступает в фильтр. Наполненный фильтр легко очищается, количество оставшегося в фильтре ЛКМ минимально.

В виброфильтрах металлические сетки натягивают на раме в горизонтальном положении. Мотор приводит фильтр в движение. При этом выброс частиц происходит через ячейки сети, предотвращается их засорение. Так фильтруют материалы, склонные к засорению ячеек фильтра, например ЛКМ, содержащие металлические пигменты. К недостаткам метода относятся большие финансовые затраты при эксплуатации и затрудненная очистка фильтра.

Рамный фильтр применяют в непрерывно работающих фильтрующих установках. В отличие от виброфильтров с горизонтально расположенной фильтрующей поверхностью, в рамном фильтре фильтрующую ткань (металлическую или пластиковую) натягивают вертикально в закрытом корпусе. ЛКМ подают через ткань насосом. Чтобы очистить ткань от осадка, очищенный ЛКМ подают в обратном направлении при помощи специального устройства. Щелевой фильтр, изображенный на рисунке, состоит из металлического цилиндра, обмотанного трапециевидной проволокой из специальной высококачественной стали. Степень очистки материала определяется расстоянием между кольцами обмотки. Отфильтрованные частицы непрерывно удаляются в нижнюю часть корпуса специальным устройством. Фильтр не засоряется.

4. Пути повышения производительности диспергирующего оборудования

Наряду с оптимальным подбором нового диспергирующего оборудования всегда следует учитывать возможность повышения производительности существующих диспергаторов без изменения конструкции аппаратов и переобвязки технологических схем.

Существуют различные способы повышения производительности диспергирующего оборудования.

Для стационарных и дежных диссольверов можно предложить:

- диспергирование при оптимальной окружной скорости вращения фрезы;

- подбор оптимальной для каждой пигментной пасты вязкости и объемного содержания пигмента.

- применение оптимальных геометрических размеров системы «фреза - дежа диссольвера».

Для бисерных мельниц всех типов можно дать следующие рекомендации:

- снижение размера мелющих тел при одновременном увеличении их плотности - переход со стеклянного бисера на стеклокерамический или циркониевый (там, где это возможно);

- оптимальное заполнение объема рабочей камеры бисерной мельницы рабочими телами;

- обеспечение оптимальной частоты вращения перемешивающего устройства (вала с пальцами или дисками, ротора) бисерных мельниц;

- последовательная, вместо параллельной, установка бисерных мельниц;

- оптимальная температура охлаждающей воды, что обеспечивает бесперебойную работу бисерных мельниц, нет допуская остановки оборудования из-за превышения допустимых пределов температуры пигментной пасты;

- тщательная отработка пигментной суспензии на диссольвере перед запуском на бисерную мельницу

5. Современные разработки процессов диспергирования и измельчения

Постоянно возрастающие требования к качеству выпускаемой продукции и охране окружающей среды во многом способствовали увеличению спроса на технологии диспергирования и измельчения, что привело к их значительному изменению, а новые технологии зачастую предъявляют требования к усовершенствованию производственных процессов и оборудования.

Для выполнения современных требований НПФ "ИНМА" приняла решение о разработке новой концепции измельчения и диспергирования. Главной целью работы была оптимизация циркуляционного и классического процессов с многократным проходом материала и создание высокоэффективного процесса диспергирования.

Научно-производственная фирма "ИНМА" предлагает к применению оригинальную технологию производства водоразбавляемых лакокрасочных материалов строительного назначения и защиты металла от коррозии (эмали, краски, грунтовки, клеи, лаки) апробированную в течение последних лет на предприятиях г. Санкт - Петербурга, Москвы, Минска, Дзержинска, Уфы, Самары, Челябинска и др.

Новая технология рассчитана и рекомендована для применения в рамках предприятий выпускающих или предполагающих к выпуску строительные отделочные материалы; огнезащитные ЛКМ.

Совершенность применяемой технологии дает возможность серийного выпуска продукции широкого ассоримента на одном и том же оборудовании и допускает выпуск малых (от 100 литров) специальных партий в соответствии с техническими требованиями заказчика.

Технология базируется на эксплуатации малогабаритного диспергатора серии РЦД, которые выпускаются НПФ "ИНМА" по заказу. Диспергаторы серии РЦД предназначены для диспергирования и гомогенезирования суспензий, эмульсий и пастообразных материалов, и представляют собой семейство диспергаторов проточного действия, которые применяются для проведения процессов тонкого измельчения и придания однородности суспензиям, растворам жидкостей, эмульсиям, гелям и пастообразным материала. В зависимости от вида обрабатываемого материала и необходимой консистенции конечного продукта рабочая камера аппарата может содержать от одной до трех зон диспергирования, расположенных последовательно в радиальном направлении по ходу движения обрабатываемого материала. Статор диспергатора одновременно образует откидную крышку рабочей камеры, ротор крепится на валу привода и снабжен двойным торцевым уплотнением. Благодаря такому устройству аппарат является компактной машиной, удобной для эксплуатации и текущего ремонта.

Полный технологический цикл приготовления ЛКМ осуществляется в одном смесителе. Производительность по краске и грунтовке 500 кг/ч, по эмали - 400 кг/ч. Внешний вид установки продемонстрирована на рис. 14.

Рис 14. Установка для приготовления дисперсий

1 - одноприводный аппарат с рамным перемешивающим устройством объемом 0,4м3;

2 - проточный смеситель-диспергатор.

Для размещения производственного модуля с объемом смесителя 200 л., обеспечивающим выпуск за 8 ч. работы - 2 т. ЛКМ, достаточно отапливаемого помещения площадью 15м2 с электроснабжением 220/380 В, оборудованного вентиляцией, бытовым водоснабжением и канализацией.

В технологии изготовления предусмотрено использование замывной воды, что исключает стоки.

5.2 Современное оборудование для производства высокодисперсных материалов «ДИСПОД»

Научно-производственное предприятие "ДИСПОД" является одним из основных отечественных разработчиков и производителей диспергирующего оборудования для производства лакокрасочных и других высокодисперсных материалов. История НПП «Диспод» начинается с 1990 г. За 15 лет предприятием было создано и поставлено заказчикам более 70 видов различного оборудования.

В настоящее время предприятие располагает высококвалифицированными научными и конструкторскими кадрами, имеет собственный опытный завод. Все это позволяет решать самые сложные задачи.

Продукция НПП «Диспод» работает более чем на 50 предприятиях России, Беларуси, Украины, Литвы.

Все оборудование имеет сертификаты соответствия, гигиенические сертификаты и разрешения Федеральной службы пo технологическому надзору для применения во взрывоопасных зонах.

Бисерные мельницы типа МШПМ-1 объемом размольного сосуда 25 и 50 л, cмесители с двумя мешалками, одна из которых скоростная (диспергирующая), были поставлены с 1992 г. более чем 20 лакокрасочным предприятиям России и Белоруссии, выпускающим водные краски, алкидные и автомобильные эмали.

Работа в тесном сотрудничестве с лакокрасочными предприятиями Ярославля (ОАО Ярославский завод "Победа рабочих" и ОАО "Лакокраска") и ОАО "Лакокраска" (Лида) позволила модернизировать наше оборудование до уровня современных мировых образцов. Улучшены технические и эксплуатационные показатели, внешнее оформление (дизайн) базовых моделей.

В настоящее время усилия ООО "ДИСПОД" направлены на разработку и изготовление модификаций бисерных мельниц вместимостью 1, 2, 5, 10 и 100л, смесителей-диспергаторов для различных областей применения, усовершенствование и разработку более эффективных лопастей для диспергирующих мешалок, применение в оборудовании преобразователей частоты тока для регулирования скорости вращения мешалок, что позволит более точно моделировать технологию диспергирования пигментных композиций.

Наряду с созданием и изготовлением нового современного оборудования ООО НПП "ДИСПОД" по заявкам лакокрасочных заводов модернизирует старое оборудование, в частности вертикальные мельницы открытого типа МТ-140 (Венгрия) образца 1975-1980 гг., которые еще эксплуатируются на многих лакокрасочных заводах СНГ. Так, например, модернизирована мельница МТ-140 на лидском ОАО "Лакокраска": установлено двойное торцевое уплотнение с узлом отделения мелющих тел, новый сосуд и мешалка; установлена также система блокировок, обеспечивающая стабильность работы мельницы. С августа 1999 г. мельница пущена в эксплуатацию и вполне отвечает требованиям как по производительности, так и по эксплуатационным и экологическим характеристикам.

К наиболее перспективным относятся следующие новые виды оборудования:

Смесители-диспергаторы с механическим перемешиванием "СПЕМП" различного объема.

Предназначены для смешения и диспергирования пигментов, красителей, наполнителей и других материалов средней твердости в жидкой среде. Смесители «СПЕМП» применяются для производства красок, пигментных паст, шпатлевок, клеев, мастик, пластизолей, наливных полов, косметических товаров, продуктов питания и различных суспензий, где требуется высокое качество смешения.

Смеситель-диспергатор "СПЕМП" снабжен двумя мешалками: тихоходной рамной и быстроходной зубчатой.

Это позволяет:

- перерабатывать тиксотропные и вязкие материалы;

- повысить качество диспергирования и производительность;

- увеличить степень заполнения сосуда перерабатываемым материалом до 90-95% за счет удаления воронки;

- использовать смеситель в качестве колеровочного миксера

- улучшить теплообмен.

Зубчато-сопловая мешалка специальной конструкции позволяет производить высококачественные продукты без использования дополнительных диспергирующих устройств.

Диск диссольвера можно устанавливать в емкости на любой высоте.

Емкость смесителя снабжена рубашкой для охлаждения.

Возможность регулирования скорости вращения мешалок позволяет применять смеситель для различных технологических процессов, снижая энергопотребление.

Смеситель выпускается нескольких модификаций:

- для работы под вакуумом или давлением;

- для работы при температурах до 300°С;

- предусматривающий контроль давления и температуры продукта;

- со скребками у тихоходной мешалки;

- с многоярусной диспергирующей мешалкой.

Любая модификация дорабатывается в соответствии с требованиями конкретного заказчика.

Горизонтальные и вертикальные бисерные мельницы МШПМ-1

Предназначены для диспергирования пигментов, наполнителей, красителей и других материалов в жидких средах (лаки, растворители, олифа, вода и др.). Применяются в лакокрасочной, анилинокрасочной, полиграфической, пищевой и других отраслях промышленности.

Конструкция горизонтальных герметичных мельниц МШПМ-1 предусматривает отвод жидкой фазы из каждой зоны диспергирования посредством фильтровальных пальцев-патронов, устанавливаемых вдоль верхней части контейнера мельницы (пат. 2046657 РФ), что позволило:

- увеличить скорость и качество диспергирования за счет оптимального распределения мелющих тел по длине контейнера;

- использовать мелющие тела различного размера: крупные (1,7-2,5 мм) - для производства пигментных паст с дисперсностью 15-25 мкм, средние (0,8--1,2 мм) и мелкие (0,3-0,5 мм) - для изготовления высококачественных пигментных пастдисперсностью до 1 мкм;

- заменять фильтровальные элементы слива всей диспергируемой массы контейнера мельницы;

- работать при повышен скоростях подачи перерабатываемого продукта что снижает нагрев продукта и увеличивает его оборачиваемость;

- производить рециркуляцию части продукта из любой зоны диспергирования по схеме контейнер - насос.

Мельницы МШПМ-1 комплектуются двойным торцевым уплотнением вала в едином блоке с гомогенизирующим устройством, через которое паста подается в контейнер. Примененданной конструкции позволяет:

- исключить выделение вредных веществ в атмосферу цеха за счет герметичности;

- работать с одним насосом при давлении на входе в контейнер до 3 атм;

- производить оперативную замену торцевого уплотнения другим блоком;

- включать мельницу в непрерывный цикл производства.

Дополнительное оборудование для комплектации технологической линии:

Передвижной питатель для беспылевой загрузки сыпучих материалов в смеситель, западные емкости для смесителя, различные насосы для перекачвания готовых продуктов, емкости, мерники, аппараты с мешалками, фильтры, диссольверы, шаровые мельницы, сушилки, аттриторы, смесители-реакторы, планетарно-шнековые смесители, экструдеры, технологические линии сверхтонкого помола специального назначения и другое нестандартное образование, разрабатываемое для конкретных заказчиков.

В настоящее время ООО НПП "Диспод" проводит работы по усовершенствований существующего и созданию нового оборудования для выполнения различных технологических задач.

6. Преимущества и экономическая эффективность новой технологии диспергирования

7.1 Автоматическое управление процессами производства ЛКМ

Широко распространенные на производстве системы ручного управления не всегда позволяют в достаточной степени контролировать технологические параметры и исключить влияние «человеческого фактора». В ряде случаев экономически оправдано применение автоматизированных систем управления (АСУ) и мониторинга.

Применение АСУ экономически целесообразно при управлении сложными процессами с большим набором параметров, такие АСУ, имея гибкое управление и конфигурацию, наилучшим образом справляются с такими задачами, как позиционирование деталей, выполнение операций пошагово, и т.п.

Конечным продуктом в АСУ являются сконфигурированный центральный контроллер, связанный с человеко-машинным интерфейсом и децентрализированной периферией, необходимые для управления силовые шкафы и пульты управления.

Возможно внедрение следующей схемы автоматического управления процессом производства ПЛКМ:

- автоматический контроль и управление выполнением заказа на приготовление продукции в соответствии с заданной рецептурой;

- дистанционный контроль и управление отдельными технологическими механизмами в ручном режиме с кнопок во всплывающих окнах состояния механизмов;

- контроль и управление загрузкой силосов сыпучих материалов и емкостей дисперсии расходными материалами;

- контроль действий оператора и состояния технологического оборудования;

- обеспечение удобного и интуитивно-понятного интерфейса оператора;

- отслеживание, выявление и обработка аварийных ситуаций;

- автоматический учет расхода материалов и произведенной продукции; формирование отчетов по выполненным заказам с возможностью их печати; ведение базы рецептур.

7.2 Аналитический контроль производства

В процессе приготовления ПЛКМ крайне важное значение имеет контроль производства.

Прежде всего, должны быть установлены те точки производства, в которых следует производить анализ. Далее нужно указать, какие испытания следует производить, каким методом и каким показателям должен удовлетворять выпускаемый продукт. Все эти указания даются в регламенте и специальных инструкциях по каждому виду полуфабриката и готовой продукции.

Технологический контроль качества выполняется на всех этапах общего процесса производства порошковых ЛКМ, начиная от входного контроля сырья и заканчивая контролем готовой продукции. Каждая технологическая операция и продукт (полуфабрикат), полученный по ее завершении контролируются и оцениваются по качеству. В контрольных процессах, как правило, задействованы не только сотрудники лаборатории и ОТК, но и технологи производства.

Типовой набор контрольных технологических действий включает следующие операции: отбор проб; лабораторные испытания (исследования) физико-механических свойств (показателей) порошковых ЛКМ и покрытий; приемку ОТК промышленной партии.

Отбор проб преследует цель забора с использованием специального приспособления (совка, пробоотборника) порошкового материала из глубины упаковок, помещения взятой пробы в контейнер для последующей передачи на испытания (исследования) в лабораторию. Процедура выполняется специально обученным персоналом по ГОСТ 30763-2001 (ИСО 8130-9). Периодичность отбора проб, как правило, зависит от объема промышленной партии и может регламентироваться в ТУ производителя.

Лабораторные испытания заключаются в исследованиях свойств как самого порошкового материала из пробы, так и физико-механических свойств полученного из этого материала покрытия. Исследования проводятся по методикам и согласно требований НТД с использованием штатного лабораторного оборудования. В качестве подложки используется алюминиевые пластины установленного размера и толщины. Если в ходе контроля выявляется несоответствие порошкового ЛКМ или покрытия по какому-либо показателю, то выпуск партии приостанавливается и контрольным операциям подвергаются все ранее произведенные упаковки с порошковым ЛКМ до момента обнаружения начала несоответствия. Результаты проведенных исследований вместе с вещественными свидетельствами («выкрасками») хранятся в архиве ОТК в течение установленного срока (обычно 1 год).

Контроль пигментных паст

Более современные методы составления рецептур пигментных паст основываются на результатах диспергирования. Имеется ряд показателей, характеризующих качество диспергирования, такие, как гранулометрический состав, интенсивность цвета, блеск или укрывистость; не все они применимы для каждого пигмента.

В случае неорганических пигментов быстрым методом является измерение степени перетира. Для органических пигментов он не особенно подходит, хотя и часто применяется. Для этих пигментов более подходящим критерием является интенсивность цвета. При этом контролируют изменение цветовой интенсивности пигментных паст с разной ОКП во времени. При построении зависимости в трехмерной системе координат получают вогнутую поверхность, на которой «долина» при данном времени диспергирования указывает на оптимальный состав пигментной пасты. Так как время диспергирования должно быть как можно более коротким с целью снижения стоимости, этот метод можно также использовать для нахождения оптимального состава пигментной пасты при заданном значении степени диспергирования. При появлении компьютеров в лабораториях все большее распространение получает оптимизация с помощью методов статистического планирования эксперимента.

Заключение

В ходе работы был проведен обзор современного оборудования для производства пигментированных лакокрасочных материалов.

В отличие от старого громоздкого и низко производительного оборудования современное оборудование:

Дешевле - стоимость снижается за счет снижения металлоемкости.

Универсальнее - на них, можно приготовить как лёгкие составы (грунты, текстурные покрытия, праймеры и т.д.), так и тяжёлые смеси (шпатлёвка, паста-шуба, и т.д.).

Компактнее - монтируются на относительно малой площади (от 5 кв.м), могут быть использованы непосредственно на строительном объекте.

Адаптировано для работы одного оператора с несколькими установками одновременно (благодаря дистанционному пульту управления, подключению к компьютеру, таймеру и пр.).

Отвечают нормам промышленной, производственной и экологической безопасности.

Технологические линии, построенные на основе современного оборудования более функциональны - есть возможность изготавливать больший ассортимент продукции на одном и том же оборудовании.

Список литературы

1. Брок Г., Гротеклаус П., Мишке П. Европейское руководство по лакокрасочным материалам и покрытиям. Пер. с англ. / Под ред. Л. Н. Машляковского. М.: Пэйнт-Медиа, 2004. 548 с.

2. Мюллер Б., Пот У. Лакокрасочные материалы и покрытия. Принципы составления рецептур: Пер. с нем. / Под ред. А. Д. Яковлева. М.: Пэйнт-Медиа, 2007. 237 с.

3. Лакокрасочные покрытия. Технология и оборудование: Справ, изд. / Под ред. А. М. Елисаветинского. М.: Химия, 1992. 416 с.

4. Горловский И.А. и др. Оборудование заводов лакокрасочной промышленности. СПб.: Химия, 1992. 200 с

5. «Подбор диспергирующего оборудования для производства пигментированных лакокрасочных» Рыбин Н.В., к.х.н., главный технолог ООО ПО "ХИМТЭК"

6. Стопе Д., Фрейтаг В. (ред.). Краски, покрытия, растворители: Пер. с англ. / Под ред. Э. Ф. Ицко. СПб.: Профессия, 2007. 528 с.

7. Ламбурн Р. (ред). Лакокрасочные материалы и покрытия: Пер. с англ. / Под ред. Л. Н. Машляковского и А. М. Фроста. СПб.: Химия, 1991. 512 с.

8. Верхоланцев В. В. Функциональные добавки в технологии лакокрасочных материалов и покрытий. М.: ООО "Издательство "ЛКМ-Пресс", 2008. 280 с.

9. Ермилов П.И. и др. Пигменты и пигментированные лакокрасочные материалы. Л.: Химия, 1987. 198 с.

10. О.Э. Бабкин, А.Г.Есеновский, С.В.Проскуряков ООО НПФ ИНМА, СПб

Размещено на Allbest.ru