Файл: Голомб, Л. М. Физико-химические основы технологии выпускных форм красителей.pdf

закономерностей в отношении влияния формы частиц на эффектив­ ность диспергирования и показать возможность получения дисперс­

цели применяют соли лигносульфоновых кислот [123], оксиэтили-

применяют связующие вещества [121, 126]; если же масса достаточно

Рис. 3.17. Кинетика диспергирования Кубового ярко-оранжевого КХ в пла­ стичном режиме:

1 — без добавок; 2 — 30% декстрина; 3 — 0,5% ДНФ; 4 — 1% ДНФ; 5 — 2% ДНФ; 6 —

5% ДНФ; 7 — 10% ДНФ; 8 — 20% ДНФ; 9 — 30%; —-------скачок после добавки 10%

ДНФ.

консистентна, то диспергирование проводят без добавления связу­ ющих [95]. Так, процесс диспергирования Кубового ярко-оранже­ вого КХ в виде водной пасты без добавок (рис. 3.17) протекает мед­ ленно, показатель дисперсности вначале повышается до 20%, а затем снижается вследствие агрегации частиц.

Добавка ДНФ (0,5%) резко увеличивает интенсивность размола, но через некоторое время наступает агрегация, которая прекра­ щается при содержании ДНФ 10% и более. В процессе диспергиро­ вания общая поверхность частиц сильно растет. Для обеспечения их агрегативной устойчивости необходима добавка ПАВ, которое адсор­ бируется на поверхности частиц. В этот момент слой ПАВ близок к мономолекулярному. Если количество ПАВ недостаточно, начи­ нается процесс агрегации, который длится до тех пор, пока общая поверхность твердой фазы не будет близка к площади мономолекуляриого слоя ПАВ. В условиях пластичного режима агрегация менее выражена, так как большая вязкость массы препятствует

80

самопроизвольному сближению частиц и агрегация заканчивается лишь после перемешивания диспергированной массы с ПАВ, взятым в недостаточном количестве. Количество ДНФ, соответствующее

Рис. 3.18. Дифференциальные кривые распределения частиц красителя Кубо­ вого ярко-оранжевого КХ (измельчение в пластичном режиме в присутствии

30% ДНФ):

10%-ной концентрации, достаточно для образования монослоя, который препятствует агрегации частиц [103]. Максимальная дис­ персность достигается при концентрации ДНФ 20—30%, так как

Рис. 3.19. Кинетика диспергирования Кубового яркозеленого Ж в пластичном режиме:

' 1 — 2% ДНФ; 2 — 5% ДНФ; 3 — 10% ДНФ; 4 — 20% ДНФ; 5 — 30% ДНФ.

придает массе большую вязкость и пластичность, т. е. ДНФ в этих условиях выполняет и функции связующего пластифицирующего6

вещества. Увеличение концентрации до 50% и более не приводит к росту дисперсности, и процесс идет нестабильно: масса часто пере­ сыхает, крошится.

Дифференциальные кривые распределения частиц в процессе измельчения в пластичном режиме Кубового ярко-оранжевого КХ (рис. 3.18) показывают, что оно протекает интенсивно и уже после 2 ч (кривая IV) практически заканчивается; максимум кривой нахо­ дится в зоне значений гэкв = 0,1 Д- 0,3 мкм, т. е. близким к кол­ лоидным.

Диспергирование Кубового ярко-зеленого Ж (рис. 3.19) идет медленнее. При концентрации ДНФ 30% показатель дисперсности выше 90% достигается лишь после восьмичасового размола. Изучение влияния концентрации ДНФ на процессы диспергирования в пла­ стичном режиме ряда других красителей показало, что оно протекает наиболее эффективно в присутствии 30% ДНФ. Из табл. 3.4 видно, что не все красители одинаково успешно поддаются диспергированию в данных условиях. Оно осуществляется за счет сдвига друг относи­ тельно друга частиц твердой фазы. Деформация сдвига обусловлена градиентом скорости течения массы, возникшего в результате вра­ щения лопастей. Скорость вращения последних невелика, и большая

Таблица 3.4

Интенсивность диспергирования в пластичном режиме кубовых и дисперсных красителей

82

и способствует раскрытию большего числа микротрещнн в их кри­ сталлах. После восьмичасового пластичного размола водной пасты Кубового ярко-оранжевого КХ (см. рис. 3.17) без других добавок скачок дезагрегации при введении 10% ДНФ составил более 30%. Время после введения ДНФ до определения скачка дезагрегации настолько мало (15 мин), а паста красителя настолько сильно раз­ жижается, что измельчением в этом случае можно пренебречь. Скачок дезагрегации наблюдается и в случаях размола с ДНФ, взятым в количестве, недостаточном для полной стабилизации тонких частиц.

личения вязкости и пластичности массы.

Диспергирование в пластичном режиме состоит в то.м, что пасту красителя, загруженную в смеситель, разжижают диспергатором и упаривают в вакууме до получения консистентной массы, содер­ жащей от 15 до 40% влаги в зависимости от марки красителя. Затем при охлаждении диспергируют до необходимой дисперсности. По окончании диспергирования массу разжижают водой и полученную суспензию эвакуируют из смесителя. Загрузка смесителя должна быть оптимальной; при ней масса перебрасывается с одной лопасти на другую.

Упаривание массы является дополнительной операцией, необхо­ димой лишь для достижения определенной концентрации, и следует изыскивать способы ее интенсификации.

Кривые кинетики пластичного размола в лабораторном смесителе (рис. 3.21) показывают, что при использовании предварительно подсушенной пасты размол идет интенсивно уже в начальной фазе

85

процесса. В производственном смесителе кривая имеет S-образный характер. Участок ОА соответствует периоду упаривания; интенсив­ ность диспергирования возрастает с уменьшением влагосодержания массы; точка А соответствует концу выпаривания, а участок А В — периоду наиболее интенсивного размола. Экстраполяция прямо­ линейного участка АВ до пересечения с осью абсцисс (пунктир ОХА) дает кривую ОхАВС, примерно соответствующую пластичному раз­ молу предварительно подсушенной пасты, аналогичную кривой про­ цесса в лабораторном смесителе.

Контролировать вязкость массы в процессе пластичного размола чрезвычайно затруднительно; для этого требуются специальные приборы, позволяющие измерять вязкость в широком диапазоне величин, ибо консистенция массы изменяется от жидкой легко­ подвижной (в начале упаривания) до тестоподобной. По данным, полученным при использовании приспособления «пластина — конус»

Исходя из имеющегося опыта, весьма удобным, простым и доста­ точно точным для производственных условий является косвенный метод контроля вязкости массы по величине электрической нагрузки привода смесителя, измеряемой амперметром. Метод особенно чув­ ствителен при большой вязкости массы, т. е. в конце стадии упари­ вания и при размоле. Даже при постоянной вязкости наблюдаются колебания стрелки амперметра, обусловленные изменением взаим­ ного расположения лопастей, вращающихся с разными скоростями. При этом максимальное показание амперметра соответствует мо­ менту встречи лопастей, т. е. максимальному усилию, при котором размол идет наиболее интенсивно. Практически следует ориентиро­ ваться на некоторое среднее значение показаний стрелки прибора. Для каждой марки красителя устанавливают значение нагрузки привода (тока), соответствующее оптимальной консистенции массы, и поддерживают его в течение всего размола. При увеличении на­ грузки сверх допустимой в массу добавляют небольшое количество воды.

Дисперсность красителя на промежуточных стадиях процесса контролируют по капельной пробе 1%-ной суспензии на бумаге Шлейхер и Шюлль № 5892, а также под микроскопом при увеличе­ нии X 600. На завершающей стадии процесса размола следует при­

режиме протекает наиболее интенсивно до достижения дисперсности, характеризуемой показателем фильтруемости D 0 %2 90—92%. По окончании диспергирования для разбавления массы добавляют воду небольшими порциями (примерно 20% всего количества воды), затем после равномерного перемешивания массы в смеситель заливают остальную воду. Для интенсификации процесса диспергирования красителей в пластичном режиме целесообразно применять [24] двухлопастные смесители с реверсивным шнеком типа СРШ [25].

8 6