CC BY
12
УДК 532.59, 667.61
Касьянов В.К., Аверина Ю. М., Меньшиков В. В., Курбатов А.Ю.
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЛОПАСТНОГО И ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО СМЕСИТЕЛЕЙ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ЛАКОКРАСОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ВОДНОЙ И ОРГАНИЧЕСКОЙ ОСНОВЕ
Касьянов Виталий Константинович, студент 4 курса бакалавриата факультета инженерной химии РХТУ им. Д.И. Менделеева;
Аверина Юлия Михайловна, к.т.н., доцент кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии РХТУ им. Д.И. Менделеева;
Меньшиков Владимир Викторович, д.т.н., профессор кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии РХТУ им. Д. И. Менделеева;
Курбатов Андрей Юрьевич, к.т.н., генеральный директор ООО «КОБГАРД» Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125047, Москва, Миусская пл., д. 9
Общество с ограниченной ответственностью «КОБГАРД», 109147, г. Москва, ул. Таганская, 24/4-19
Современный рынок лакокрасочной продукции является одним из растущих и развивающихся. Компаниям необходимы инновационные подходы к решению технологических задач для того, чтобы оставаться на рынке конкурентоспособными. Сравнительный анализ лопастного и гидродинамического смесителей позволит выявить наиболее совершенный подход к решению проблемы диспергирования краски в условиях производства.
Ключевые слова: лопастной смеситель, гидродинамический смеситель, кавитация, лакокрасочные материалы
COMPARATIVE ANALYSIS OF THE LASTING AND HYDRODYNAMIC MIXTURES AT THE PRODUCTION OF PAINT AND VARIOUS MATERIALS ON THE WATER AND ORGANIC BASIS
Kasyanov V.K., Averina J. M., Menshikov V.V.. Kurbatov A. Yu. D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia Ltd «KOBGARD», Moscow, Russia
The modern market of paint and varnish products is one of the growing and developing ones. Companies need innovative approaches to solving technological problems in order to remain competitive on the market. Comparative analysis of blade and hydrodynamic mixers will allow revealing the most perfect approach to solving the problem of paint dispersion in production conditions.
Keywords: blade mixer, hydrodynamic mixer, cavitation, varnish-and-paint materials.
В настоящее время наиболее распространенным смесителем при производстве лакокрасочных материалов является лопастной. За счет вращения лопастной части происходит перемешивание основной массы пленкообразующего вещества и пигментной пасты. Вращение мешалки происходит в течение 20 минут, совершая 70 оборотов в минуту.
Несмотря на положительные стороны данной мешалки, она имеет также ряд основных недостатков:
1. Большое потребление энергии смесителем. Это вызвано тем, что перемешивание необходимо повторить несколько раз, чтобы достичь необходимой консистенции краски. Иначе не удается получить идеально диспергированного состава.
2. Наличие застойных зон. Данное явление вызвано конструкционными особенностями смесителя. Единственная мешалка располагается строго по центру в большой емкости и является неподвижной. В результате этого на днище перемешивание компонентов очень слабое, что приводит к появлению застойных зон.
3. Сложность создания турбулентного режима. Турбулентный режим течение позволяет достичь интенсивного и качественного перемешивания компонентов, но для его создания в маловязких жидкостях увеличивают обороты, что крайне проблемно совершить в средневязких и вязких жидкостях [1].
Данные недостатки лопастной мешалки говорят о том, что необходимо использование наиболее совершенных аппаратов для смешения смеси при производстве лакокрасочных материалов. Применение инновационных методов
гомогенизации и диспергирования эмульсий позволить улучшить как сами свойства краски, так и достичь низких расходов сырьевых, энергетических и финансовых ресурсов.
Одним из инновационных методов является гидродинамическая гомогенизация. Гомогенизация инициирует процесс кавитации, в результате которого жидкость подвергается чередование циклов низкого и высокого давления. В результате данного явления наблюдается разрушение частиц на
более мелкие, что обеспечивает равномерное перемешивание [2].
На рисунке 1 приведены дисперсные системы, полученные разными методами. Гомогенизация акриловой дисперсии с помощью лопастной мешалки (рис. 10, а) и методом кавитации гидродинамической (рис.10, б).
2000цт
а б
Рис. 1. Сравнение методов гомогенизации. а - лопастная мешалка, б - гидродинамическая кавитация.
Гидродинамическая гомогенизация позволяет улучшить интенсивность цвета и повысить укрывистость краски. Это дает возможность экономии краски при нанесении ее на защищаемый материал, что позволит компаниям выделить свой продукт на рынке.
Гомогенность краски наиболее совершенна в сравнении с лопастным методом. Внедрение данного метода на производстве не требует больших финансовых и трудовых затрат. Также данный метод позволит компании снизить затраты на электроэнергию, что снизит себестоимость краски.
Список литературы
1. Крутько Э.Т., Прокопчук Н.Р. Технология и оборудование лакокрасочного производства.
Гидродинамическая кавитация позволяет достичь при значительно меньшем времени работы более интенсивного и качественного перемешивания, что подтверждает рисунок 1. Более равномерное распределение частиц вещества в среде улучшает свойства конечного продукта [3].
Был проведен ряд экспериментов, которые позволили выяснить влияние гидродинамического смесителя на ЛКМ (лакокрасочный материал). Образцы краски подвергли перемешиванию в течение 1 минуты. В таблице 1 представлены результаты, проведенных экспериментов.
Учебное пособие для студентов вузов. - Мн.: БГТУ, 2005. — 446с.
2. Курбатов А.Ю. Интенсификация процесса очистки воды от железа с применением волновых гидродинамических устройств: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - М., 2014. - 119с.
3. Ганиев Ривнер Фазылович. Нелинейная волновая механика и технологии: волновые и колебательные явления в основе высоких технологий / Ганиев Р.Ф., Украинский Леонид Ефимович. — Изд. 2-е, доп. — М.: Ин-т компьютер. исслед., 2011. — 780 с.: ил. — (Нелинейная волновая механика). — Библиогр.: с. 728-751.
Таблица 1. Результаты экспериментов гомогенизации красок
Тип смесителя Коэффициент яркости, % Укрывистость невысушенной плёнки, г/м3 Стойкость к воздействию воды Плотность состава, г/см3
Краска для потолков
Лопастной 86 150 2 1,64
Гидродинамический 93 120 3 1,62
Краска для интерьеров
Лопастной 81 140 4 1,64
Гидродинамический 91 130 5 1,6
Краска для влажных помещений
Лопастной 85 150 48 1,54
Гидродинамический 92 130 48 1,5
Краска фасадная
Лопастной 85 190 48 1,56
Гидродинамический 90 130 48 1,5
