Интенсивное диспергирование твердой фазы с одновременной активацией частиц может быть использовано в такой сфере, как технология производства краски. Железоокисные пигменты, например, в ABC в любом пленкообразующем веществе диспергируются до размеров менее 20 мкм в течение 15—60 с, тогда как в шаровых мельницах время помола составляет несколько часов.
Технологический процесс производства краски
Для приготовления ЛКМ в лакокрасочной промышленности используются в основном три типа диспергирующего оборудования: бисерные, шаровые и валковые мельницы. Каждый имеет свою сравнительно узкую область применения, характеризуется невысокой производительностью, большими затратами энергии, сложностью в обслуживании и ремонте.
Эффективными для процессов диспергирования зарекомендовали себя Аппараты Вихревого Слоя. Данное устройство было модернизировано специалистами компании GlobeCore. Аппараты такого типа представляют собой рабочую камеру (трубопровод) диаметром 60-330 мм, который находится в индукторе вращающегося электромагнитного поля. В рабочей зоне трубопровода находятся цилиндрические ферромагнитные элементы диаметром 0,5-5 мм и длинной 5-60 мм в количестве от нескольких десятков до нескольких тысяч штук (0,05-20 кг) в зависимости от объема рабочей зоны аппарата.
Производство краски в АВС требует от 1 до 6 минут. Для получения краски такого же качества при использовании шаровой мельницы необходимо уже несколько часов
При включении индуктора в сеть переменного тока в объеме рабочей камеры создается переменное магнитное поле, воздействующее на каждый рабочий элемент. При определенных значениях параметров магнитного поля каждый рабочий элемент будет вращаться с частотой, равной частоте создаваемого индуктором поля.
В рабочей камере пленкообразующий лакокрасочный материал подвергается воздействию рабочих элементов, интенсивно движущихся по сложным (из-за взаимных соударений) траекториям, диспергируется и сливается через выходной патрубок. По своей эффективности один аппарат заменяет четыре шаровые мельницы объемом 4 м3 каждая и более чем в 3 раза уменьшает энергозатраты.
Аппарат вихревого слоя (АВС) используется для физической активации ЛКМ. В качестве рабочих элементов используются стальные иголки, которые под влиянием электромагнитного поля и механического воздействия, гомогенизируют смеси. В этих условиях частицы пигмента равномерно распределяются в объеме краски.
В процессе измельчения пигментов идет одновременно и измельчение с поверхности самих ферромагнитных частиц. Для белых или светлых красок это неприменимо. Однако для красок разных цветов добавка металла не только не ухудшает свойств, но зачастую даже значительно их улучшает.
Принцип работы, заложенной в АВС, основан на одновременном воздействии на обрабатываемые вещества вращающегося электромагнитного поля промышленной частицы, высокой мощности и механического воздействия рабочих тел (иголок), находящихся в обрабатываемых веществах и вращающихся под воздействием этого поля.
В рабочей зоне, в единице ее объема сконцентрирована огромная энергия, непосредственно воздействующая на вещество.
Под действием поля и рабочих тел любые вещества в рабочей зоне установки очень быстро перемешиваются, измельчаются и приобретают высокую химическую активность (ионизируются). Под влиянием этой энергии происходят глубокие изменения в строении веществ и активация взаимодействующих компонентов независимо от того, в каком виде они находятся: газообразном, жидком или твердом.
Были опробованы аппараты на процессе получения водоэмульсионных красок, в состав которых входят мел, тальк, двуокись титана, ультрамарин. Опыты показали, что удовлетворительного качества краска может быть получена при обработке в вихревом слое в течение 1-2 мин.
Положительные результаты получены при диспергировании люминесцентных красителей с целью получения нерасслаивающейся туши. Необходимая дисперсность красителей (менее 2 мкм) получена при измельчении в ABC в течение 5-6 мин.
Повышение качества, надежности и долговечности ЛКМ может быть достигнуто воздействием электромагнитных полей.
Типографская краска для защиты ценных бумаг от подделки, включает пигмент, с защитными свойствами, отличается тем, что она содержит в качества пигмента ультрадисперсный ферромагнитный порошок оксида железа с размерами частиц 0,005-0,5 мкм в количестве до 60% от веса краски.
Предложены капсулированные магнитные частицы для полиграфических красок. Капсулированные частицы включают частицы, имеющие покрытие на своей поверхности, образованные из иономера или масла, тиксотропного агента и/или связующей смолы. Метод получения таких частиц исключает органические растворители и удешевляет процесс диспергирования капсулированных окрашивающих пигментов или сажи в требуемом связующем веществе.
Известна ферромагнитная краска, содержащая олифу или лак на основе синтетического полимера (30-40 мас.%) и керамическое карбонильное железо или феррит помола от 30 до 80 мкм (60-70 мас.%). Ферромагнитная краска предназначена только для покрытия ученических досок. Краска создает более гладкую поверхность контрастирующего с мелом цвета и обладает магнитными свойствами, необходимыми для фиксирования бумажных листов (рисунков, плакатов, чертежей) посредством удерживающих миниатюрных постоянных магнитов. Стоимость такой доски на 50 – 80 % ниже стоимости доски с покрытием из линолеума и в 10 – 20 раз ниже стоимости стеклянной ученической доски.
Разработана водоразбавляемая магнитная краска для внутренних работ по бетонным, зашпатлеванным, гипсовым, древесностружечным поверхностям. Благодаря особым свойствам краски, магнитная крошка схватывается с окрашенной поверхностью и она приобретает магнитные свойства. Для прикрепления записок небольшим магнитом можно использовать окрашенную поверхность.
Сама по себе магнитная краска черного цвета, но нанеся ее на стену, можно сверху покрыть обычной краской любого цвета. Краска безопасна для детей (не содержит свинца). Магнетик представляет собой матовую водоразбавляемую краску специального применения для внутренних работ. Благодаря своим особым свойствам Магнетик не только защищает поверхность, но также отлично притягивает магниты к окрашенной поверхности. Таким образом, окрашенная поверхность превращается в информационное табло, для установления которого не нужны ни гвозди, ни булавки, ни клеи. продукции марки Тиккурила (Финляндия).
Произведенные под воздействием магнитного поля ЛКМ обладают стабильностью при хранении, повышенными магнитными характеристиками, а также имеют отличные адгезивные свойства к различным поверхностям (металл, стекло, керамика, бетон, пластмассы)
Особенности влияния магнитного поля
Исследователями так же рассматривается влияние магнитного поля на упругие и вязкие свойства магниоэластиков. Обнаружено, что магнитное поле, в котором находится магнитоэластик, сильно влияет на его упругие и вязкие характеристики, увеличивая эффективную вязкость и модуль Юнга.
Также объектом исследования являются полимерные пористые структуры, гидрогели и полимерные волокна, модифицированные частицами магнитных жидкостей. Процесс проникновения магнитных частиц магнитной жидкостью в гидрогели и полимерные губки рассматривался как в магнитном поле, так и без него. Обнаружено, что внешнее градиентное магнитное поле увеличивает глубину проникновения магнитной жидкости в гидрогель.
В работе также были рассмотрены условия приготовления, и магнитные свойства новых магнитоуправляемых высокоэластичных материалов, сделана оценка толщины магнитного покрытия. Показано, что толщина магнитного покрытия зависит от концентрации магнитной жидкости, рН среды, поверхностного заряда и способа предварительной обработки. Изобретен магнитоуправляемый эластичный композиционный материал на основе каучука, содержащий магнитный наполнитель, пластификатор и сшивающий агент, который под действием магнитного поля изменяет свои размеры и формы и полностью восстанавливает их при выключении.
