Ako sa vyrába farba: Sprievodca procesom výroby farby krok za krokom

Manažér lakovne v Ningbo otvoril denník výroby z predchádzajúceho týždňa a zistil známy problém:ža 2417 a šarža 2418 používali rovnaký vzorec, rovnaké šarže a rovnaké procesy, avšak čerpanie zo šarže zistil silu farby a hrubšie mletie. Problém nebol v ingredienciách. Bol to spôsob, akým sa vykonali kroky rozptýlenia a sklamania.

Výroba farieb je riadená sekvencia disperzie, miešania, testovania a plnenia. Stabilný, rovnaký náter dosiahne, keď sa každý stupeň vykoná tak správnym zariadením a procesnými parametrami. Tento článok pokračuje, ako sa farba vyrába v typickom komerčnom závode, ktorý priebeh procesu je dôležitý a aké miešacie a skladovacie zariadenie funguje v každom bode najlepšie.

Výroba farieb v skratke: Štyri kontrolované fázy

Či už závod architektonické farby, priemyselné základné nátery alebo automobilové nátery, výrobná sekvencia má rovnakú štruktúru. Nižšie uvedené štyri stupne sa vyskytujú prakticky v každom procese výroby farieb.

Vyššie uvedená tabuľka sumarizuje celkový tok. Nasledujúca časť uvádza každú fázu v praktických pojmoch, s osobitnou pozornosťou na o zariadeniach, ktoré prichádzajú do úvahy medzi jednotlivými dávkami.

Fáza 1: Disperzia pigmentu

Pigmenty prichádzajú do lakovne ako jemné prášky, ale primárne častice sa prirodzene zhlukujú do aglomerátov. V dodanom stave tieto klastry bežne merajú 50-100 mikrónov alebo viac . V hotovom nátere musia byť častice pigmentu normálne zredukovať na Rozsah 15-30 mikrónov a niekedy jemnejšie pre povrchy s vysokým leskom.

Disperzia je mechanický proces, ktorý tieto aglomeráty rozbíja. Zahŕňa tri veci, ktoré sa dejú naraz: zvlhčenie povrchu pigmentu, použitie šmyku na oddelenie zhlukov a stabilizácia oddelených častíc, aby sa počas zvyšku procesu znovu nezhlukovali.

Priemyselný mixér s vysokým strihom na disperziu pigmentu Tento mixér používa motor s vysokým krútiacim momentom a špecializovaný disperzný disk na rozbíjanie pigmentových aglomerátov, čím sa zaisťuje farba a hladký povrch pri aplikáciách farieb a náterov s vysokým obsahom pevných látok. Zobraziť produkt →

Rotorový mixér poskytuje mechanickú potrebu pre tento krok. Rotor sa otáča vysokou rýchlosťou vo vnútri stacionárneho statora, pričom generuje približne špičku 20-50 m/s . Kaša je nasávaná do statora a utláčaná vysokou rýchlosťou, pričom vznikajú hydraulické šmykové a kolízne sily, ktoré rozdeľujú aglomeráty na jednotlivé časti pigmentu.

Pre lakovne, ktoré prechádzajú z jednoduchých lopatkových miešadiel na účelové dispergačné zariadenie, môže špecializovaný priemyselný vysokošmykový mixér na mletie pigmentov a farieb skrátiť čas disperzie z hodín na minúty a zároveň vytvoriť viditeľne rovnomernejšiu základňu mlyna.

Typické parametre disperzie pre komerčnú šaržu farieb

• Rýchlosť hrotu rotora: 20-50 m/s, v závislosti od tvrdosti pigmentu a spojivového systému
• Teplota šarže: udržiavajte pod 50-60 °C, aby ste sa obmedzili odparovanie rozpúšťadla a degradáciu živice
• Čas disperzie: 30-90 minút na dávke, preplnené Hegmanovým meradlom
• Cieľ jemnosti: Hegmanova stupnica 6-7, čo zodpovedá zhruba 15-25 mikrónov pre hlavné farby

Fáza 2: Let-Down a miešanie

Akonáhle je pigment úplne dispergovaný, koncentrovaný základ mlyna sa prenesie do miešacej nádrže. Tu sa pridávajú zvyšné zložky receptúry: roztoky živíc, rozpúšťadlá, odpeňovače, zmätky, biocídy a tixotropné zahusťovadlá. Táto fáza sa nazýva let-down a určuje konečnú viskozitu, tečenie a aplikačné vlastnosti farby.

Dôležité je poradie, v ktorom sa zložky pridávajú. Ak sa živica chystá príliš rýchlo, môže lokálna precipitácia vytvoriť malé gély alebo škvrny, ktoré sa ťažko redispergujú. Typická sekvencia sklamania vyzerá takto:

1. Spustite miešadlo pri nízkej rýchlosti a naplňte základňu mlyna do miešacej nádrže.
2. Pri živici a zmäkčovadlo rovnomerným prúdom, nie naraz.
3. Rozpúšťajte sa pomaly, pričom sledujte teplotu, aby ste zabránili vareniu.
4. Z prísad prísad s odpeňovačmi na začiatku cyklu a zahusťovadlami na konci.
5. Dokončite krátkym homogenizačným prechodom na stabilizáciu disperzie pred odberom vzoriek.

Vodou riediteľné farby sú mimoriadne náročné pri pustení. Sú to emulzie, čo znamená, že nadmerný strih môže kvapky rozbiť a destabilizovať celú dávku. Držiteľ homogenizátora SS316L pre stabilné chemické emulzie poskytuje výrobcov farieb v tejto fáze riadeného strihu s dostatočnou flexibilitou na to, aby zvládol formulácie s nízkou viskozitou aj s vysokým obsahom pevných látok.

SS316L Homogenizačná nádrž na reaktívne emulzie Táto nádrž je vyrobená z nečistôt z nehrdzavejúcej ocele 316L odolnej voči korózii a vysokovýkonnému homogenizátoru, je vhodná pre náročné chemické miešanie, modifikáciu polymérov a vysoko čisté spracovanie. Zobraziť produkt →

Na konštrukcii miešacej nádrže záleží rovnako ako na rýchlosti miešania. Rôzne geometrie miešadla vytvárajú veľmi odlišné vzory a správna konfigurácia uvoľnenia v mŕtvej zóne, kde sa nezmiešaný materiál poskytuje v blízkosti dna nádrže. Praktický prehľad o tom, ako fungujú miešacie nádrže a ktoré konfigurácie vyhovujú rôznym procesom, nájdete v našom článku o čo je miešacia nádrž .

Fáza 3: Testovanie kvality

Pred odoslaním farby na plniacu linku musí každá výrobná dávka poskytnúť malý súbor kontrolných testovacích procesov. Tieto testy nevyžadujú úplné analytické laboratórium; boli určené tak, aby zachytili najčastejšie chyby v priebehu niekoľkých minút.

• Jemnosť mletia: merané Hegmanovým meradlom. Cieľ pre priemyselné farby je zvyčajne 6-7, čo zodpovedá približne 15-25 mikrónov.
• Viskozita: merané rotačným viskozimetrom Brookfield. Kvapalné farby sa bežne pohybujú v rozmedzí od 1 do 30 poise (100-3000 mPa·s) pri 25 °C.
• Hustota: potvrdzuje, že pomery pigmentu a spojiva sú v rámci špecifikácií.
• Sila farby: čerpanie sa porovnáva so schválenou referenčnou vzorkou z predchádzajúcej prijatej šarže.
• Doba schnutia: rýchla kontrola stiahnutia filmu potvrdzuje, že sa profil vytvrdzovania neposunul.

Ak šarža v niektorých z týchto testov neuspeje, zvyčajným nápravným opatrením je jej vrátenie do odvzdušňovacej nádrže na úpravu viskozity alebo dodatočnej disperziu. Farbu, ktorá zlyhá pri jemnosti mletia, nemožno jednoducho filtrovať; častice sa po filtrácii znovu objaví, takže vhodná reakcia je ďalší prechod cez vysokošmykové zariadenie.

Fáza 4: Plnenie a skladovanie

Po schválení kvality prechádza cez filter, zvyčajne 100 až 200 mikrónov, a potom sa presúva do plniacej linky. Plniaca nádoba musí po celý čas udržiavať farbu jemne premiešanú. Ak sa pigmenty nechajú usadiť, prvé nádoby budú tenšie ako posledná a celá šarža bude vyhodnotená ako chybná, aj keď prešla laboratórnymi testami.

Hotová farba sa balí do nádob, ktoré siahajú od 1-litrových plechoviek po 200-litrové sudy, alebo sa pred odoslaním skladuje v nádržiach. Opatrná manipulácia pri plnení zachováva doterajšiu dosiahnutú skôr pri disperzii a rozpúšťaní.

Výber správneho vybavenia na výrobu farieb

Keď závod rozšíri kapacitu alebo prejde z jednej skupiny farieb na druhú, napríklad z priemyselného smaltu na báze rozpúšťadla na architektonický náter na vodnú bázu, zostava zariadenia sa musí znovu opakovať. Nižšie uvedená tabuľka porovnáva tri najbežnejšie možnosti vybavenia pri výrobe farieb.

Pre výrobné linky manipulujúce s farbami na báze rozpúšťadiel a stredne náročných formulácií ponúka otvorená nádoba s variabilnou flexibilnou miešacou kapacitou pri miernych investičných nákladoch. Praktickým navrhovaným príkladom je vysokorýchlostná nádoba na miešanie chemikálií s otvoreným vrchom, ktorá je taká, aby zvládla úlohu rozptyľovania aj spúšťania v jednej nádrži.

Vysokorýchlostná otvorená nádoba na miešanie chemikálií Táto je vybavená obežnými kolesami s premenlivou rýchlosťou až 960 otáčok za minútu a s otvorenou strechou, vďaka čomu rýchlo prášky a zvládanie rozptylu pigmentov upravuje a agresívne miešanie tekutín tak zosilňuje konštrukciu. Zobraziť produkt →

Praktické výberové kritériá

• Materiál konštrukcie: SS304 je bežný pre farby na báze rozpúšťadiel; SS316L je preferovaný pre systémy na vodnú bázu a prísady obsahujúce chloridy.
• Plášťové ohrievanie chladenia: vyžaduje sa, keď je kontrolovaná viskozita počas podávania a podávania.
• Možnosť je na mieste: skracuje čas na zmenu pri prepínaní medzi farbami alebo skupinami produktov.
• Kapacita nádrže verzus veľkosť šarže: ponechajte aspoň 15-20 % priestoru nad vodou na pridanie rozpúšťadla a striekanie šmykom.
• Regulácia rýchlosti: pohony s premenlivou frekvenciou umožňujú jednu nádrž z miešania s nízkym strihom na disperziu s vysokým strihom.

Výroba farieb vyzerá ako zvonku jednoducho: zmiešajte pigment, živicu a rozpúšťadlo a potom zabaľte výsledok. V praxi každý stupeň, od disperzie a spustenia až po testovanie a plnenie, kladie na zariadenie rôzne mechanické požiadavky. V prípade, že šarže rozhoduje menej samotný vzorec, ako to, ako dobre sa mieša a dispergačné zariadenie zhoduje s pigmentovým systémom, rozsahom viskozity a výrobným meradlom.

Ak plánujete novú linku na výrobu farieb, modernizujete existujúci závod alebo pridávate kapacitu disperzie, pomôže vám prediskutovať proces s dodávateľom zariadení, ktorý dokáže prispôsobiť nádrže, miešadlá a mixéry s vysokým strihom vašim špecifickým receptúram. Kontaktujte nás na kontrolu požiadaviek projektu.