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

можно судить на примере порошка Кубового золотисто-желтого ЖХД (ПС в %, добавки ингибиторов — 1 вес.% от порошка):

Глицерин наиболее активен; благодаря гидрофильности в нем хорошо растворяются входящие в состав порошка растворимые добавки, а сами частицы тонкодисперсного красителя образуют суспензию. В порошке глицерин быстро впитывается его частицами в месте первоначального контакта.

Вазелиновое масло понижает ПС примерно в два раза; олеиновая кислота — активный ингибитор, но ухудшает смачиваемость краси­ телей и способствует их агрегации, о чем свидетельствует низкая оценка по капельной пробе. Активность остальных ингибиторов приведена выше.

Непылящие порошки кубовых красителей с ПС менее 1 % содер­ жат ингибитор в количестве 1 вес.% (от порошка). Для достижения того же эффекта у дисперсных красителей необходимо добавлять 2 вес. % ингибитора. Обеспыливающий эффект полиэтилсилоксанов практически одинаков при добавлении к кубовым и дисперсным красителям и достигается введением их в количестве 1 вес.%. Вве­ денные в готовые порошки, все они (№ 1—5) дают примерно одина­ ковый эффект. Добавка алкилбепзола, трансформаторного масла, Автола-18, полиэтилсилоксанов в количестве 1—2 вес.% от порошко­ вых кубовых и дисперсных красителей снижает ПС в 10—50 раз, не влияя отрицательно на их колористические свойства и другие показатели качества. Стабильность пепылящих свойств порошков красителей зависит от природы ингибитора. Наибольшую устойчи­ вость к пылецию обеспечивают трансформаторное масло, Автол-18 и полиэтилсилоксановые жидкости № 3, 4 и 5. Увеличение пылящей способности порошков во времени связвно с летучестью ингиби­ торов.

Получение порошковых кубовых и дисперсных красителей со­ стоит из операций диспергирования, сепарации (в случае необхо­ димости), постановки суспензии на тип, распылительной сушки (сухой помол), постановки порошка на тип в смесевом барабане, фасовки и упаковки, т. е. более половины всех технологических стадий проходит с порошковыми красителями. Обеспыливание по­ рошков в самом конце процесса обладает тем недостатком, что во всех операциях после сушки суспензии имеет место сильное выделение пыли, превышающее допустимые нормы (10 мг/м3)> а краситель приобретает непылящие свойства лишь на завершающей стадии процесса. В современной красильной технике используют по воз­ можности низкие жидкостные коэффициенты, автоматическое дозировапие заранее приготовленных на химических станциях красильных растворов и суспензий красителей. В связи с этим имеет особое зна­ чение легкость замешивания и суспендирования нерастворимых красителей, устранение выделения пыли и исключение их потерь.

109

Новый подход к обеспыливанию порошков, предложенный авто­ ром с сотрудниками [24, 25], состоит в том, что ингибиторы пиления вводят в виде эмульсий в суспензии измельченных красителей перед их распылительной сушкой.

Наиболее эффективным эмульгатором при приготовлении эмуль­ сии силиконовых масел является препарат ОП-Ю. Для получения на высокооборотных мешалках (5000 об/мин) устойчивых высоко­ дисперсных 75%-ных эмульсий полиэтилсилоксановых жидкостей № 3, 4, 5 пользуются 1% раствором препарата ОП-Ю. В промыш­ ленных условиях эмульсии силиконовых ингибиторов в его водных 1 % растворах готовят на виброколлоидной мельнице типа ПУК-Ви- козатор (фирма Пробст унд Класс). Эмульсия обладает хорошей устойчивостью при хранении в течение многих месяцев, легко и равно­ мерно распределяется в суспензии красителя, которую затем под­ вергают распылительной сушке при температуре входящих газов ~ 180 °С.

Наиболее эффективны полиэтилсилоксановая жидкость № 5 и Ав­ тол-18, что связано с их относительно низкой летучестью в условиях распылительной сушки. Температура в зоне сушки резко (за доли секунды) снижается со 180 до 90—95 °С в результате испарения большого количества влаги. Этого времени достаточно и для испа­ рения ингибитора. Трансформаторное масло и жидкость № 3 прак­ тически полностью улетучиваются при сушке суспензии красителя, а высушенный порошок сильно пылит. При использовании эмульсии жидкости № 4 в количестве 2 вес. % (от сухих веществ суспензии) ПС порошка уменьшается в 2—3 раза, так как ингибитор не пол­ ностью улетучивается во время сушки. Жидкость № 5 (т. кип. > 250 °С) наименее летуча и является наиболее эффективной как ингибитор даже в количестве 0,5 вес. % от сухого вещества сус­ пензии.

При производстве Кубового ярко-оранжевого КХД во время сухого помола готового порошка, обеспыленного Автолом-18, со­ держание пыли красителя в рабочей зоне составляло от 0,69 до 5,9 мг/м3, в то время как в цехах, где не проводилось обеспыливания, запыленность у сушилок была во много раз больше допустимых норм, что требовало работы в противогазах.

Ниже показано влияние на ПС (в %) добавки 0,5 вес.% ингиби-

тора пыления — полиэтилсилоксановой жидкости № 5:

1 1 0

4.3.3. Смачивание порошковых выпускных форм

Явление смачивания. Явление смачивания твердых тел рассматривается исходя из понятий о поверхностном и пограничном натяжении. Растекание жидкости на поверхности твердого тела называют смачиванием, а его количественной характеристикой служит величина косинуса краевого угла смачивания 0 (рис. 4.5). Как видно из схемы, тело смачивается при 0° < 0 < 90° и не смачи­ вается, когда 90° < 0 <180°. Величина 0 определяется взаимодей­ ствием сил поверхностного натяжения а, действующих на границе раздела фаз жидкость/воздух (а1>2), жидкость/твердое тело (oh3)

Рис. 4.5. Схема смачивания жидкостью (1) поверхности твердого тела (3) на границе раздела с воздухом (2 ):

а — твердое тело смачивается при 0 < 90°; б — твердое тело не смачи­ вается, 0 > 90°.

и воздух/твердое тело (н2,з)- Эти силы поверхностного натяжения связаны с величиной 0 известным уравнением Юнга:

Теоретически процесс смачивания состоит из нескольких этапов, которые для удобства принято рассматривать по отдельности [43, 66]. Процесс суспендирования, т. е. погружения в жидкость твердой частицы, имеющей форму куба с размером 1 x 1 x 1 см, происхо­ дит — по Паттону [67] — в три стадии (рис. 4.6), при этом затрачи­ вается определенная работа: на адгезию (прилипание), затем на по­ гружение и растекание. Их сумма равна работе, затрачиваемой на суспендирование.

Поверхностное натяжение а3 частицы-куба с площадью одной стороны А — 1 см2 до ее соприкосновения с жидкостью численно равно его поверхностной энергии (Е = Па3), энергия 1 см2 поверх­ ности жидкости равна a v

Работа адгезии. Энергия 1 см2 поверхности раздела т/ж соста­

Работа погружения. Когда куб погружается в жидкость нижней стороной до верхней (не выше), возникающая энергия связана

11 1

Работа растекания. Последняя стадия при погружении куба состоит в растекании жидкости над его верхней стороной, которая заменяется двумя новыми поверхностями: поверхностью жидкости и границы раздела ж/т. Энергия этой стадии равна:

Работа суспендирования (образования суспензии или дисперсии).

Хотя для иллюстрации процесса суспендирования взят один куб (1 см3), трактовка приемлема для любой дисперсной системы. Во всех

приведенных уравнениях величины а доляшы быть заменены легкоизмеряемыми величинами, в частности a li3—a3 должна быть заме­ нена значениями a cos 0 (рис. 4.7, кривая 2).

Все четыре уравнения выражаются поверхностным натяжением жидкости а и краевым углом смачивания 0 между жидкостью и твер­ дым телом. Определив эти величины, рассчитывают для данного