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

порошков и гранул [l(i, 27, 28, 33—35, 42). Считают, что при при­ готовлении красильных суспензий для плюсования тканей, напри­ мер по термозолыюму способу, применение гранул, особенно синих марок антрахинонового ряда, может привести к образованию комков на дне баков, в связи с чем предложено применять жидкие формы (см. далее). Развитие выпуска гранул шарообразного типа продол­ жается. Так, фирма АйСиАй выпускает ассортимент Дисперсолов и Дюранолов в виде гранул РД, как и в случае кубовых красите­ лей — Каледонов [32].

4.2. ВНЕШШШ ВИД II ДИСПЕРСНОСТЬ ПОРОШКОВ II ГРАНУЛ

Размеры и форма отдельных микрочастиц порошков (порошинок) и гранул определяют такие важные эксплуатационные свойства, как пыление, смачиваемость и суспендируемость. По внеш­ нему виду частиц можно судить о способах их получения. Например, Романтрены и Микросетилы (AKIIA) в виде тонких порошков для крашения (МФ — микрофине) и высокодисперсных порошков (УД — ультрадисперс) имеют форму шариков (диаметром до 150 мкм) с бле­ стящей поверхностью, которая представляет собой пленку из дефлокулянтов и диспергаторов. Аналогичный вид и форму имеют Сетацилы (Гейги). Частицы порошков кубовых и дисперсных краси­ телей меньше названных выше и имеют вид пылинок с матовой шеро­ ховатой поверхностью. Такое различие обусловлено тем, что после сушки эти порошковые красители подвергаются сухому помолу в штифтовых мельницах типа Эксельсиор, тогда как Романтрены лишь просеиваются через сита. Гладкая поверхность шарообразных частиц красителей подобных Романгрепам способствует более легкой флюидизации и меньшему пылению. Эти свойства порошков АКНА

Таблица 4.1

Насыпная плотность некоторых красителей

d 0 , %

98

идругих фирм делают их близкими к гранулированным красителям,

вчастности Теразилам и Сетацилам (рис. 4.1).

Гранулированные красители бывают двух видов — ломаные гра­ нулы неправильной формы и шарообразные гранулы [И]. Последние лучше смачиваются, и скорость образования красильных суспензий у них больше; они легче пересыпаются и дозируются. Насыпная плотность гранулированных красителей на 0,1—0,2 г./см3 больше, чем у порошков (табл. 4.1) [55].

Рис. 4.1. Гранулометрический состав Теразилов и Сетацнлов.

Исходя из классификации дисперсных систем по признакам агре­ гатного состояния фаз [43], порошки и шарообразные гранулы следует отнести к аэрогелям; ломаные гранулы — к уплотненным порошкам.

Единственно возможным способом сохранения в твердой выпуск­ ной форме той высокой дисперсности «элементарных» частиц, которая достигается в процессе мокрого диспергирования исходных пигмен­ тов, можно считать кратковременную сушку в мягком режиме полу­ ченных после измельчения суспензий, поставленных на тип. В мо­ мент распыления образуется аэрозоль, который практически одно­ временно с испарением влаги коагулирует и превращается в аэрогель

с частицами диаметром 15—100 мкм и выше. Крупные частицы оседают первыми, а тонкие вследствие интенсивного броуновского движения в газовой среде сталкиваются и, в тех случаях, когда их размер ниже некоторой критической величины, соединяются в агло­ мераты и агрегаты (аутогезия) [44, 45]. В связи с особенностями диспергирования в пластичном режиме испарение влаги при сушке в присутствии необходимого количества диспергаторов должно приводить к минимальной агрегации частиц, что и наблюдается в ленточной сушилке.

Для процессов крашения большое значение имеют размеры частиц дисперсной фазы красильных суспензий, приготавливаемых из порошковых и гранулированных красителей. Эти суспензии харак­ теризуются полидисперсностыо в определенном диапазоне раз­ меров — от долей до нескольких микрометров.

Твердые выпускные формы занимают промежуточное положение между коллоидными и мнкрогетерогенными связанно-дисперсными системами. Важнейшим показателем эксплуатационных свойств сус­ пензий является их устойчивость. Вследствие процесса сушки порош­ ковые формы отличаются по дисперсности от соответствующих им жидких форм. Эта разница тем менее выражена, чем жидкие формы — пасты менее концентрированы и, следовательно, менее структури­ рованы, т. е. приближаются к свободно-дисперсным системам. Так, основная масса частиц, более 90 вес. %, Вискофилой (Сандоз) имеет размеры < 2 ,4 мкм (табл. 4.2). Особенно высокой дисперсностью (97—99,5% частиц диаметром < 2,4 мкм) обладают пасты, характе­ ризующиеся оценкой Q по капельной пробе на 1 балл выше, чем у соответствующих порошков [55]. Дисперспый состав современных выпускных форм красителей наиболее полно представлен (рис. 4.2) дифференциальными кривыми распределения, построенными по ре­ зультатам, полученным комплексным методом дисперсионного ана­ лиза [46, 47].

1

1 0 0

Сопоставление дисперсного состава порошковых и гранулиро­ ванных кубовых красителей марки Д и Каледоиов (АйСиАй) пока­ зывает, что Каледон нефритово-зеленый 2Г ФДН в форме гранул «более монодисперсен», чем тонкий порошок ФД, так как в первом случае зона максимума кривой уже (0,12—0,25 мкм), а сам максимум выше, чем у порошковой формы. Соответствующий ему Кубовый ярко-зеленый ЖД в виде гранул является более дисперсным: ча­ стицы диаметром [> 3,0 мкм полностью отсутствуют. Начиная с раз­ меров частиц гэкв = 0,3 мкм, кривая повышается и после 0,1 мкм выходит за пределы измерений, т. е. ее максимум находится в кол­ лоидной области размеров (< 0 ,1 мкм). Интегральные кривые, ха­ рактеризующие дисперсный состав ряда красителей, показывают, что — 97—98 вес.% частиц имеют диаметр < 3 мкм [48].

Дисперсность характеризуют следующими параметрами: пока­ зателем фильтруемости D 0 (в %) через фильтры с размерами пор 2,2 и 2,4 мкм, показателем седимснтационной устойчивости в гра­ витационном поле Dy (в %) ( 0 < 2 —3 мкм) [49, 50] и в центробеж­ ном поле Dц(в %) для частиц 0 = 2 мкм и меньше [51]. Для кубо­ вых красителей можно использовать показатель DK (в %) [49—53]. При сравнении кубовых красителей марки Д (РХК) с соответству­ ющими Романтренамн МФ и УД оказалось, что красители марки МФ

Дисперсность твердых форм, предназначенных для суспензион­ ного крашения, характеризуется показателями P s , Dy и Dn не мепее 90%. Капельной пробой удается обнаружить качественное различие дисперсного состава: Вискофили в порошке менее дис­ персны, чем в форме паст, и несколько превосходят по тонине Индантрены коллоизоль. Каледоны ФД уступают последним, в то вре.мя как Каледоны ФДН и Скью близки к ним. Кубовые красители марки Д не уступают им. Для общей технической характеристики этих показателей достаточно. Способы, основанные на определении суммарного содержания частиц с 0 < 2—3 мкм, не позволяют дифференцировать красители близкие друг к другу по содержанию частиц с размерами около верхнего предела. Необходимо исполь­ зовать точные способы и расчеты (см. 2.2) и применять для опре­ делений более совершенные приборы, например дисковые центри­ фуги [13].

Отмечается общая тенденция к повышению дисперсности и одно­ родности дисперсного состава твердых выпускных форм кубовых и дисперсных красителей. Красители с основной массой (более 90%) частиц 0 < 2,2 мкм содержат значительную фракцию частиц с суб­ микроскопическими размерами. Полученные с помощью комплекс­ ного метода дисперсионного анализа результаты показывают, что максимум этой фракции находится в области 0,2—0,3 мкм, что соот­ ветствует литературным данным [54].

102

Гранулированные кр&сители однородны по дисперсному составу в пределах до 3 мкм и ниже и преимущественно содержат фракции частиц субмикроскопических размеров (до 80—85%). Это достигается путем комбинированного диспергирования на нескольких видах размольного оборудования и с применением сепарации, отделяющей те частицы, размеры которых выходят за определенные пределы, например 0 )> 3 мкм в твердых выпускных формах кубовых краси­ телей для суспензионного крашения.

Вопрос о предельном увеличении содержания частиц коллоидной фракции определяется равновесием между процессами разрушения и агрегации в ходе измельчения и критическим радиусом частиц, ниже которого они слипаются во время распылительной сушки. Поверхность раздела продолжает существовать и после агрегации частиц в порошках и гранулах. Во время образования красильных водных суспензий путем суспендирования выпускных форм имеет место самопроизвольное (или с участием слабых сил в случае пере­ мешивания) диспергирование твердых выпускных форм. Суспензия обладает большой агрегативной и седимептационной устойчивостью. Все ото объясняет тенденцию к некоторому снижению концентрации красителей в тонкодисперсных выпускных формах по сравнению с обычными или тонкими порошками; отношение содержания краси­ теля к содержанию диспергаторов и наполнителей составляет в пер­ вом случае 1 : 3—1 : 2 (т. е. 25—30 вес.% пигмента), а во втором 1 : 1,5—1 : 1 (т. е. 40—50 вес.% пигмента). Судить о пригодности кубовых красителей для крашения по тому или иному способу не представляется возможным только на основании показателей дис­ персности — D 0 , Dy, Dц, DK. Требуются дополнительные характе­ ристики дисперсного состава по капельной пробе в баллах. Распола­ гая значениями D 0 (в %) при d3KB = 2,2 мкм и Q (в баллах), можно рассчитать кривую распределения частиц по размерам тонкодисперс­ ных форм красителей (см. уравнения в разделе 2.2). Это положение действительно и для дисперсных красителей. Для кубовых красите­ лей необходимо располагать еще данными о скорости восстановления

(см. 4.G).

4.3. НЕПЫЛЯЩИЕ ПОРОШКИ

4.3.1. Определение пылящей способности порошковых красителей

Пыление порошковых красителей приводит к запылен­ ности помещений, часто превышающей допустимые санитарные нормы. Это зависит не только от склонности порошков к пылению, но и от вида технологической аппаратуры (мельницы сухого помола, Сушилки, сита и т. п.), скорости и характера перемещения воздушных потоков, температуры окружающей среды и других непостоянных и трудноучитываемых факторов. Следовательно, степень запылен­ ности воздуха помещений [56] не может служить количественным показателем склонности порошков к пылению.

103